CN116189479A - 多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质 - Google Patents

多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质 Download PDF

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CN116189479A CN202310223170.5A CN202310223170A CN116189479A CN 116189479 A CN116189479 A CN 116189479A CN 202310223170 A CN202310223170 A CN 202310223170A CN 116189479 A CN116189479 A CN 116189479A
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朱文清
何明宪
熊亮
邓志鹏
高雪娟
陶征
王升亮
李彦君
胡明康
章庆
王青
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Wuhan Xinchuang Zhihe Information Technology Co ltd
CHANGJIANG WUHAN WATERWAY BUREAU
Nanjing Hurys Intelligent Technology Co Ltd
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Wuhan Xinchuang Zhihe Information Technology Co ltd
CHANGJIANG WUHAN WATERWAY BUREAU
Nanjing Hurys Intelligent Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质，该方法，包括：确定目标航标的目标感知数据；依据目标感知数据对目标航标进行预警检测，预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。本技术方案通过多维度实时获取感知数据，通过对感知数据进行预警检测分析由预警系统对航行异常船舶发出预警提示信号，避免撞击航标，实现对可能造成航标损坏的行为进行及时发现，保证航标的安全性管理。

Description

多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质
技术领域
本发明涉及航道航标安全技术领域，尤其涉及一种多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质。
背景技术
航标船是一种布设于江河航道中，用以指示航道界限、方向，辅助船舶安全航行的水上助航设施，其外形与小型货船形似。
相关方案中，航标船只能提供简单的视觉导航作用，对于航行船舶无法进行有效预警，很可能造成航标被过往船舶碰撞损毁；并且船舶撞毁航标后，存在事故发现不及时的问题；再者，江河航道的水深会发生实时调整，航标无法做出实时的航道调整决策分析，不能满足智慧化航运服务需求，航标偏移可能会导致过往船舶走偏，发生搁浅、碰撞等事故，而航道巡游式的检查效率低、成本高、能耗大且不能保障安全。
发明内容
本发明提供了一种多源感知的航标安全预警方法、装置、电子设备以及介质，以解决不能主动感知航行异常的船舶、航标所在位置异常及航标的位移异常的问题，通过对感知数据进行预警检测分析由预警系统对航行异常船舶发出预警提示信号，避免撞击航标，实现对可能造成航标损坏的行为进行及时发现，保证航标的安全性管理。
根据本发明的一方面，提供了一种多源感知的航标安全预警方法，所述方法包括：
确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上；
依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；
依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种多源感知的航标安全预警装置，所述装置包括：
感知数据获取模块，用于确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上；
预警检测模块，用于依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；
预警控制模块，用于依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的多源感知的航标安全预警方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的多源感知的航标安全预警方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取雷达传感器检测并由运算器计算的船舶位置数据、水深传感器检测目标航标所在位置的水深数据、张力传感器检测目标航标上连接绳的张力数据。依据检测的多维度感知数据进行预警检测，根据预警检测结果判断是否需要发出预警信号，根据预警规则发出对应的预警信号。本技术方案通过多种传感器实时监测不同维度数据，多源感知航标根据多维数据主动感知航行异常的船舶，以及航标自身数据对正常航行造成的影响，多源航标能够检测船舶位置、航标所在航道的水深位置和航标连接绳所得张力的异常，能够及时发出预警提示信号，避免撞击航标，实现对可能造成航标损坏的行为进行及时发现，保证航标的安全性管理。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是根据本发明实施例一提供的一种多源感知的航标安全预警方法的流程图；
图1b是根据本发明实施例所适用的一种航标示意图；
图2是根据本发明实施例二所适用的多源感知的航标安全预警方法流程图；
图3是根据本发明实施例二提供的一种多源感知的航标安全预警方法的传感器数据传输流程图；
图4是根据本发明实施例二提供的一种多源感知的航标安全预警方法的框架示意图；
图5是根据本发明提供的一种多源感知的航标安全预警方法的预警控制选择结构图；
图6是根据本发明提供的一种多源感知的航标安全预警方法的传感器工作流程图；
图7是根据本发明实施例三提供的一种多源感知的航标安全预警装置的结构示意图；
图8是实现本发明实施例的多源感知的航标安全预警方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1a为本发明实施例一提供了一种多源感知的航标安全预警方法的流程图，本实施例可适用于为船舶提供实时的智能化导航的情况，该方法可以由多源感知的航标安全预警装置来执行，该多源感知的航标安全预警装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该多源感知的航标安全预警装置可配置于任何具有网络通信功能的电子设备中。
如图1a所示，本实施例的多源感知的航标安全预警方法包括：
S110、确定目标航标的目标感知数据，目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上。
其中，目标航标可以是布设在江河航道中，用来指示航道界限、方向，辅助船舶安全航行的水上助航设施。目标感知数据可以是目标航标应用各种传感器和雷达设备获取目标航标的位置、速度和水深等信息。雷达数据可以是通过雷达发射端发射微波信号和接收回波信号探测目标的相对距离、速度等信息。参见图1b，在目标航标上首位两侧分别配置有连接绳，连接绳的第一端固定在目标航标上，第二端则固定接在目标航标位置所在位置的水底锚体上，水底锚体具体可为船锚，目标航标的外形可以与船舶相似，比如小型货船的类型，目标航标上的连接绳可以为钢丝缆绳。目标航标布设于相同江河航道中用于辅助其他船舶安全航行。
可选的，确定目标航标的目标感知数据，可以包括：通过目标航标上配置的雷达传感器，对目标航标所属航道内上行和/或下行运动的各个船舶的位置与速度进行检测；通过目标航标上配置的水深传感器对目标航标所在位置的水深进行检测；通过目标航标的连接绳上配置的张力传感器，对目标航标上连接绳的张力进行检测。
其中，雷达传感器可以是通过向探测目标发射和接收微波信号，并依据公式计算探测目标相关数据的设备。水深传感器可以是在目标航标所处位置向河底垂直发射和接收微波信号，用于实时检测目标航标所处位置水位深度的设备。张力传感器可以是通过拉力检测装置检测目标航标上连接绳所受张力的设备。
具体的，通过目标航标上的雷达传感器，实时检测航道内与目标航标对应目标船舶的位置坐标，雷达传感器实时检测目标船舶相对于雷达传感器的距离、角度和速度等信息，根据距离和角度计算出目标船舶的位置。其中，目标船舶的位置坐标在以雷达传感器安装位置为原点的坐标系中，可以表示为(x,y)，其中x代表横坐标，y代表纵坐标。
具体的，水深传感器应用固定装置固定在目标航标的中间位置，并浸入水下二十公分处，用于实时采集目标航标所在位置的水深数据，并通过无线设备传输水深数据至上位机。
具体的，目标航标的连接绳上配置张力传感器，张力传感器实时采集目标航标上连接绳所受的张力。
示例性的，通过目标航标上的雷达传感器获取待检测目标船舶的位置信息和速度信息，通过固定在目标航标上的水深传感器获取目标航标所在位置的水深数据，并通过张力传感器获取目标航标上连接绳的张力，再通过无线传输设备将目标船舶的位置信息、水深数据和张力数据上传至上位机。其中上位机可以是具有数据收集、存储、运算和传输能力的电子设备。
S120、依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及与目标航标上连接绳的张力检测。
其中，预警检测可以是为了防止目标航标或者目标船舶处于某种状态，应用检测装置发出的测量操作。
具体的，获取目标船舶的位置坐标和速度信息，以及目标船舶与目标航标的相对位置信息和相对速度信息，根据船舶与船舶之间的危险距离，预先设定船舶所在区域的预警区域范围，系统判定预警区域级别，实现碰撞预警检测。
具体的，根据水深传感器检测到目标航标所在位置的水深数据进行目标航标的水深检测，根据目标航标上连接绳配置的张力传感器检测目标航标上连接绳的张力数据实现目标航标所受的张力检测。
S130、依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
其中，预警控制可以是预警系统等控制设备根据目标感知数据和预警检测方法发出预警信号的操作。
具体的，依据目标船舶是否在预警区域的检测结果，由预警控制系统或装置发出预警信号，实现预警控制。
本发明实施例的技术方案，通过获取雷达传感器检测并由运算器计算的船舶位置数据、水深传感器检测目标航标所在位置的水深数据、张力传感器检测目标航标上连接绳的张力数据。依据检测的多维度感知数据进行预警检测，根据预警检测结果判断是否需要发出预警信号，根据预警规则发出对应的预警信号。本技术方案通过多种传感器实时监测不同维度数据，多源感知航标根据多维数据主动感知航行异常的船舶，以及航标自身数据对正常航行造成的影响，多源航标能够检测船舶位置、航标所在航道的水深位置和航标连接绳所得张力的异常，能够及时发出预警提示信号，避免撞击航标，实现对可能造成航标损坏的行为进行及时发现，保证航标的安全性管理。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种多源感知的航标安全预警方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上详细说明预警检测和预警控制的方法。如图2所示，该方法包括：
S210、确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上，水底锚体具体可为船锚。
具体的，通过在目标航标上安装多种传感器，可以实时获取雷达数据、水深数据、目标航标上连接绳的张力数据。
示例性的，如图3所示，配置在目标航标上的雷达传感器用于获取目标航标所在航道内船舶所得的雷达数据，如果雷达数据为合法的数据，将雷达数据组包的形式保留，如果雷达数据不是合法的数据，雷达传感器重新探测雷达数据。目标航标上的水深传感器用于获取目标航标所在位置的水深数据，如果水深数据为合法的数据，将水深数据以数据组包的形式保留，如果水深数据不是合法的数据，水深传感器重新探测目标航标所在位置的水深数据。目标航标上的张力传感器获取目标航标的连接绳所受张力数据，如果张力数据是合法的数据，则张力数据以张力数据组包的形式保留，如果张力数据不是合法的数据，张力传感器重新探测张力数据。其中，合法的数据可以是有意义并且符合各类数据类型的数据。
S220、依据所述目标感知数据确定目标航标所属航道内各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度。
具体的，目标感知数据上传至具有运算功能、控制功能、存储功能以及传输功能的电子设备，电子设备可以是上位机。如图4所示，上位机通过感知单元获取目标感知数据，运用算法计算目标航标所在的航道内，每个船舶与目标航标的相对位置和相对速度。
S230、依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别。
其中，碰撞预警级别可以是系统根据发生碰撞风险确定预警的等级。
具体的，根据雷达传感器实时监测，获取各个船舶与目标航标的位置和速度，计算每个船舶与目标船标的相对位置和相对速度，参照预警区域确定目标航标所在的航道内各个船舶的碰撞预警级别。
示例性的，雷达传感器识别出目标航标的具体位置和相对速度信息，由上位机根据算法计算目标航标与各个船舶的相对位置和相对速度。根据目标航标为中心划定目标船舶的预警区域，设定碰撞预警级别。当其它船舶处于以目标航标为中心的一级预警区域范围内，处在一级预警区域的船舶设定碰撞预警级别为一级预警级别，一级预警区域的坐标区域可以设定为{(X10，Y10)，(X11，Y11)，(X12，Y12)，(X13，Y13)。当其它船舶处于以目标航标为中心的二级预警区域范围内，处在二级预警区域的船舶设定碰撞预警级别为二级预警级别，二级预警区域的坐标区域可以设定为{(X20，Y20)，(X21，Y21)，(X22，Y22)，(X23，Y23)}。
其中，所述碰撞预警级别与所述相对位置之间负相关，所述碰撞预警级别与所述相对速度之间正相关；所述碰撞预警级别越高，所述目标航标与所属航道内船舶发生碰撞的概率越高。
其中，负相关可以是因变量与自变量的相关系数为负值的现象。正相关可以是因变量与自变量的相关系数为正值的现象。
具体的，目标航标与船舶的相对位置越近，碰撞预警级别越高，所以碰撞级别与船舶的相对位置是负相关。目标航标与船舶的相对速度越快，碰撞预警级别越高，所以碰撞级别与相对速度呈正相关的关系。当碰撞预警级别越高，目标航标与其所在航道的船舶发生碰撞的概率越大。
可选的，依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别，包括：依据航道内船舶与目标航标的相对位置，确定航道内船舶朝向目标航标所进入的预警位置范围；将进入的预警位置范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别；其中，不同预警位置范围中第一预警位置范围包括第二预警位置范围，所述第一预警位置范围大于所述第二预警位置范围。
其中，预警位置范围可以表示为目标航标所在航道内船舶的位置处于预警区域的范围。
具体的，通过预警系统判断航道内的船舶是否在目标航标规划的预警位置范围，船舶进入的预警位置范围对应碰撞预警级别，一级预警位置范围比二级预警位置范围大，且一级预警位置范围包括二级预警位置范围。
示例性的，检测船舶在预警位置范围的方式是，目标航标以tp为开始时间，此时目标航标所在的航道内船舶的坐标为
Figure BDA0004117643480000101
船舶横向速度和纵向速度为
Figure BDA0004117643480000102
取间隔时间Δt，计算在tq＝Δt+tp时刻船舶距离目标航标的距离L是否在目标航标的预警位置范围内。
可选的，依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别，包括：依据航道内船舶与目标航标的相对速度，确定航道内船舶朝向所述目标航标进行行驶时所触发的预警速度范围；将触发的预警速度范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别。
其中，预警速度范围可以是用于规定船舶驶向目标航标时的速度是否处于预警速度区间。
具体的，航道内船舶驶向目标航标的相对速度在预警速度范围内，根据预警速度范围关联的碰撞预警级别确定航道内船舶的碰撞预警级别。
具体的，预警位置范围关联的碰撞预警级别与预警速度范围关联的碰撞级别之间进行比较，如果预警位置范围关联的碰撞预警级别高于预警速度范围关联的碰撞级别，则预警设备发出预警位置范围关联的碰撞预警。如果预警速度范围关联的碰撞级别高于预警位置范围关联的碰撞预警级别则预警设备发出预警速度范围关联的碰撞预警。
可选的，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，可以包括：若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第一预警级别，则通过目标航标的预警设备发向所述目标航标所属航道内的船舶发出第一预警提示，所述第一预警提示用于进行视觉警示驱离驶向目标航标的船舶；若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第二预警级别，则通过目标航标的预警设备向所述目标航标所属航道内的船舶发出第二预警提示，所述第二预警提示用于进行视觉与声觉警示驱离驶向目标航标的船舶；
其中，所述第一预警级别对应的碰撞概率大于所述第二预警级别对应的碰撞概率，且第一预警提示与所述第二预警提示在驶离前保持。
具体的，如果预警检测结果提示目标航标所在的航道内船舶位置处于一级预警位置范围，则目标航标的预警系统指示碰撞预警级别为第一预警级别。通过预警设备向以目标航标中心的预警位置范围内的船舶发出第一预警提示。如果预警检测结果提示目标航标所在的航道内船舶位置处于二级预警位置范围，则目标航标的预警系统指示碰撞预警级别为第二预警级别。通过预警设备向以目标航标中心的预警位置范围内的船舶发出第二预警提示。
示例性的，如图5所示，根据预警检测结果判断目标航标所在的目标航道内，船舶所碰撞的预警级别，通过预警设备向以目标航标中心的一级预警位置范围内的船舶发出第一预警提示，第一预警提示包括控制预警设备中LED红蓝警示灯自动打开，比如LED红蓝警示灯开启方式可以是亮一秒再灭一秒循环形成的闪烁提示或者爆闪提示。通过预警设备向以目标航标中心的二级预警位置范围内的船舶发出第二预警提示，第二预警提示包括控制预警设备中LED红蓝警示灯自动打开的同时控制预警设备中VHF设备或者喇叭等播放预设的预警音频，通过语音喊话警示靠近的船舶进行驶离，实现碰撞危险预警。
可选的，在依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制时，还包括：控制目标航标关联的拍摄设备进行拍摄角度转动与变焦，对驶向目标航标且进行预警控制的航道内船舶进行图像拍摄。
具体的，当船舶处于目标航标中心的二级预警位置范围内，船舶触发第二预警提示，目标航标启动拍摄设备，调整拍摄设备的拍摄角度并变焦，对二级预警范围内的船舶进行持续的跟踪拍摄，获取该船舶的图像信息。
S240、依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
具体的，依据目标船舶是否在预警区域的检测结果，由预警控制系统或装置发出预警信号，实现预警控制。
可选的，依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，可以包括：依据所述目标感知数据确定目标航标所在位置的水深，并依据目标航标所在位置的水深确定所述目标航标所在位置的水深是否进入水深预警区间；依据所述目标感知数据确定目标航标上连接绳的张力，并依据目标航标上连接绳的张力确定目标航标的张力是否进入张力预警区间。
具体的，目标感知数据包括目标航标所在位置的水深，根据船舶的正确航行数据预设目标航标的水深预警区间，判定水深数据是否在水深预警区间。目标感知数据包括目标航标上连接绳的张力数据，根据航标之间历史的张力数据预设张力预警区间，判断张力数据是否在张力预警区间。当判断操作完成，生成了预警检测结果。
可选的，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，包括：若预警检测结果指示目标航标所在位置水深小于预设水深下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；若预警检测结果指示目标航标所在位置水深大于预设水深上限值，则调整目标航标所在位置以降低目标航标上连接绳的张力。
具体的，如图6所示，目标航标所在位置的水深数据小于水深下限值，目标航标上连接绳的张力较小，目标航标的位置容易发生偏移，不能精确的为目标船舶助航，所以需要对目标航标进行预警控制，包括预警提示，调整目标航标的位置以提高张力数据。目标航标所在位置的水深数据大于水深上限值，目标航标上连接绳的张力较大，目标航标上连接绳容易崩断，所以也需要对目标航标进行预警控制，调整目标航标的位置以降低张力数据。
可选的，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，还包括：若预警检测结果指示目标航标的张力小于预设张力下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；若预警检测结果指示目标航标的张力大于预设张力上限值，则对目标航标与相邻航标之间的连接绳进行扩张调整，以降低目标航标与上连接绳的张力。
具体的，如图6所示，当目标航标的张力数据小于张力下限值时，需要对目标航标进行相应的预警控制，增大目标航标上连接绳的张力，当目标航标的张力数据大于张力上限值时，降低目标航标上连接绳张力。
本发明实施例，通过目标感知数据确定目标航标所属航道内各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，依据相对位置和相对速度确定航道内各个船舶的碰撞预警级别。根据水深预警区间、张力预警区间结合目标感知数据，通过预警检测判定碰撞预警级别，根据预警控制方法发出第一预警提示或第二预警提示。本技术方案通过多种传感器实时监测不同维度数据，多源感知航标根据多维数据主动感知航行异常的船舶，以及航标自身数据对正常航行造成的影响，多源航标能够检测船舶位置、航标所在航道的水深位置和航标连接绳所得张力的异常，能够及时发出预警提示信号，避免撞击航标，实现对可能造成航标损坏的行为进行及时发现，保证航标的安全性管理。
实施例三
图7为本发明实施例三提供的一种多源感知的航标安全预警装置的结构示意图。如图7所示，该装置包括：
感知数据获取模块310，用于确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上，水底锚体具体可为船锚；
预警检测模块320，用于依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；
预警控制模块330，用于依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
本申请实施例中，感知数据获取模块310，包括：
船舶位置与速度检测单元，用于通过目标航标上配置的雷达传感器，对目标航标所属航道内上行和/或下行运动的各个船舶的位置与速度进行检测；
水深检测单元，用于通过目标航标上配置的水深传感器对目标航标所在位置的水深进行检测；
张力检测单元，用于通过目标航标上连接绳配置的张力传感器，对目标航标上连接绳的张力进行检测。
本申请实施例中，预警检测模块320，包括：
相对目标航标的数据获取单元，用于依据所述目标感知数据确定目标航标所属航道内各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度；
预警级别确定单元，用于依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别；
其中，所述碰撞预警级别与所述相对位置之间负相关，所述碰撞预警级别与所述相对速度之间正相关；所述碰撞预警级别越高，所述目标航标与所属航道内船舶发生碰撞的概率越高。
本申请实施例中，预警级别确定单元，具体用于：
依据航道内船舶与目标航标的相对位置，确定航道内船舶朝向目标航标所进入的预警位置范围；将进入的预警位置范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别；其中，不同预警位置范围中第一预警位置范围包括第二预警位置范围，所述第一预警位置范围大于所述第二预警位置范围；和/或，
依据航道内船舶与目标航标的相对速度，确定航道内船舶朝向所述目标航标进行行驶时所触发的预警速度范围；将触发的预警速度范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别。
本申请实施例中，预警检测模块320，包括：
第一预警提示单元，用于若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第一预警级别，则通过目标航标的预警设备发向所述目标航标所属航道内的船舶发出第一预警提示，所述第一预警提示用于通过视觉警示驱离驶向目标航标的船舶；
第二预警提示单元，用于若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第二预警级别，则通过目标航标的预警设备向所述目标航标所属航道内的船舶发出第二预警提示，所述第二预警提示用于通过视觉与声觉警示驱离驶向目标航标的船舶；
其中，所述第一预警级别对应的碰撞概率大于所述第二预警级别对应的碰撞概率，且第一预警提示与所述第二预警提示在驶离前保持。
本申请实施例中，预警检测模块320，包括：
图像拍摄单元，用于控制目标航标关联的拍摄设备进行拍摄角度转动与变焦，对驶向目标航标且进行预警控制的航道内船舶进行图像拍摄。
本申请实施例中，预警控制模块330，包括：
水深预警单元，用于依据所述目标感知数据确定目标航标所在位置的水深，并依据目标航标所在位置的水深确定所述目标航标所在位置的水深是否进入水深预警区间；
张力预警单元，用于依据所述目标感知数据确定目标航标上连接绳的张力，并依据目标航标上连接绳的张力确定目标航标的张力是否进入张力预警区间；
其中，进入水深预警区间包括水深小于预设水深下限值或水深大于预设水深上限值；进入张力预警区间包括张力小于预设张力下限值或张力大于预设张力上限值。
本申请实施例中，预警控制模块330，包括：
第一预警控制单元，用于若预警检测结果指示目标航标所在位置水深小于预设水深下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；
第二预警控制单元，用于若预警检测结果指示目标航标所在位置水深大于预设水深上限值，则调整目标航标所在位置以降低目标航标上连接绳的张力。
第三预警控制单元，用于若预警检测结果指示目标航标的张力小于预设张力下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；
第四预警控制单元，用于若预警检测结果指示目标航标的张力大于预设张力上限值，则对目标航标与相邻航标之间的连接绳进行扩张调整，以降低目标航标与上连接绳的张力。
本发明实施例中所提供的多源感知的航标安全预警装置可执行上述本发明任意实施例中所提供的多源感知的航标安全预警方法，具备执行该多源感知的航标安全预警方法相应的功能和有益效果，详细过程参见前述实施例中多源感知的航标安全预警方法的相关操作。
实施例四
图8示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如多源感知的航标安全预警方法。
在一些实施例中，多源感知的航标安全预警方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的多源感知的航标安全预警方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行多源感知的航标安全预警方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多源感知的航标安全预警方法，其特征在于，包括：
确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上；
依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；
依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标航标的目标感知数据，包括：
通过目标航标上配置的雷达传感器，对目标航标所属航道内上行和/或下行运动的各个船舶的位置与速度进行检测；
通过目标航标上配置的水深传感器对目标航标所在位置的水深进行检测；
通过目标航标上连接绳配置的张力传感器，对目标航标上连接绳的张力进行检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，包括：
依据所述目标感知数据确定目标航标所属航道内各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度；
依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别；
其中，所述碰撞预警级别与所述相对位置之间负相关，所述碰撞预警级别与所述相对速度之间正相关；所述碰撞预警级别越高，所述目标航标与所属航道内船舶发生碰撞的概率越高。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据各个船舶与目标航标的相对位置与相对速度，确定航道内各个船舶的碰撞预警级别，包括：
依据航道内船舶与目标航标的相对位置，确定航道内船舶朝向目标航标所进入的预警位置范围；将进入的预警位置范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别；其中，不同预警位置范围中第一预警位置范围包括第二预警位置范围，所述第一预警位置范围大于所述第二预警位置范围；和/或，
依据航道内船舶与目标航标的相对速度，确定航道内船舶朝向所述目标航标进行行驶时所触发的预警速度范围；将触发的预警速度范围关联的碰撞预警级别确定为所述航道内船舶的碰撞预警级别。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，包括：
若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第一预警级别，则通过目标航标的预警设备发向所述目标航标所属航道内的船舶发出第一预警提示，所述第一预警提示用于通过视觉警示驱离驶向目标航标的船舶；
若预警检测结果指示航道内船舶的碰撞预警级别为第二预警级别，则通过目标航标的预警设备向所述目标航标所属航道内的船舶发出第二预警提示，所述第二预警提示用于通过视觉与声觉警示驱离驶向目标航标的船舶；
其中，所述第一预警级别对应的碰撞概率大于所述第二预警级别对应的碰撞概率，且第一预警提示与所述第二预警提示在驶离前保持。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制时，还包括：
控制目标航标关联的拍摄设备进行拍摄角度转动与变焦，对驶向目标航标且进行预警控制的航道内船舶进行图像拍摄。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，包括：
依据所述目标感知数据确定目标航标所在位置的水深，并依据目标航标所在位置的水深确定所述目标航标所在位置的水深是否进入水深预警区间；
依据所述目标感知数据确定目标航标上连接绳的张力，并依据目标航标上连接绳的张力确定目标航标的张力是否进入张力预警区间；
其中，进入水深预警区间包括水深小于预设水深下限值或水深大于预设水深上限值；进入张力预警区间包括张力小于预设张力下限值或张力大于预设张力上限值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，包括：
若预警检测结果指示目标航标所在位置水深小于预设水深下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；
若预警检测结果指示目标航标所在位置水深大于预设水深上限值，则调整目标航标所在位置以降低目标航标上连接绳的张力。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制，包括：
若预警检测结果指示目标航标的张力小于预设张力下限值，则对目标航标上连接绳进行收缩调整，以增大目标航标上连接绳的张力；
若预警检测结果指示目标航标的张力大于预设张力上限值，则对目标航标与相邻航标之间的连接绳进行扩张调整，以降低目标航标与上连接绳的张力。
10.一种多源感知的航标安全预警装置，其特征在于，包括：
感知数据获取模块，用于确定目标航标的目标感知数据，所述目标感知数据包括检测目标航标所属航道内船舶所得的雷达数据、检测目标航标所在位置的水深所得的水深数据以及检测目标航标上连接绳张力所得的张力数据，所述连接绳的第一端固定在目标航标上以及第二端固定在水底锚体上；
预警检测模块，用于依据所述目标感知数据对所述目标航标进行预警检测，所述预警检测包括与目标航标所属航道内船舶之间的碰撞预警检测、目标航标所在位置的水深检测以及目标航标上连接绳的张力检测；
预警控制模块，用于依据预警检测结果对所述目标航标进行预警控制。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-9中任一项所述的多源感知的航标安全预警方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-9中任一项所述的多源感知的航标安全预警方法。
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