CN204718610U - 一种船舶靠泊引航仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种船舶靠泊引航仪，引航仪包括导航仪主体、外置端和手持端，导航仪主体包括日盲紫外成像模块、可见光成像模块、跟瞄转台、固定装置、第一处理模块和第一无线传输模块；外置端包括第二处理模块、激光探测模块和第二无线传输模块；手持端包括第三处理模块和显示模块。通过激光探测模块能够获得船舶靠泊时船身与靠泊岸线的角度姿态，获得的靠泊引航数据更为精确；通过采集日盲紫外成像模块和可见光成像模块的图像并对图像进行叠加，能够为引航员提供现实的靠泊场景，获得更直观的视觉体验；靠泊时可以将导航仪主体固定于船舷，引航员在船舱内或者其他位置使用手持端就可以观察船舶位置并操作设备，极大地提高了仪器的便携性。

Description

一种船舶靠泊引航仪

技术领域

本实用新型具体涉及一种船舶靠泊引航仪，属于探测导航技术领域。

背景技术

近年来雾霾对港口的影响越来越严重，一旦能见度不足1000米，海事部门便立即通过各种渠道向船舶发布停航通知，以免发生水上事故。从停航直至天气好转后的复航过程，往往对港口和船只造成严重影响，航运企业也会因此而产生巨大的经济损失。

在2014年全年，中国某一线城市因为雾霾天气导致航路及港口能见度不足1000米停航的时间超过50天，停航天数大大超过2013年，航运公司及海事局都希望能减少恶劣天气对航运的不良影响。

目前，日盲紫外技术因其出色的破雾性能被越来越多地应用于雾天引航领域，早在20世纪九十年代，美国NEOS公司就对日盲紫外光信号良好的破雾性能作了相关测试并利用日盲紫外波段成像技术成功实现了飞机雾天辅助降落；近几年，日盲紫外技术在雾天船舶引航领域的应用得到深入研究并取得长足进展。

中国专利《船用日盲紫外引航仪》(申请号：201320613895.7)公开了一种船用日盲紫外引航仪，用于船舶雾天日盲紫外引航。该仪器包括日盲紫外成像装置、跟瞄转台、磁基座和处理装置，可以实现自动跟瞄日盲紫外信号的功能，从而在减少引航人员体力负荷的同时“解放”其注意力，让其无需将注意力时刻放在成像装置的方向调整上，并且能有效提高设备稳像程度，避免图像抖动或成像模糊。

但在实际使用中，现有导航仪具有以下缺点：(1)导航仪通过计算处理跟瞄转台的旋转角度获得导航仪的旋转角度，但只能获得仪器转动时角度的相对值而无法获得角度的绝对值，影响测量误差；(2)使用中获得图像为单通道的紫外成像而看不到现实的靠泊场景，导致引航员引航时有所顾忌；(3)并且操作人员必须站在引航仪旁边才能观察效果并操作设备，有位置上的局限性。因此，在靠泊引航实际操作中需要一种精度更高、使用更人性化、具有便捷性的船用引航仪。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点和不足，本实用新型提供了一种船舶靠泊引航仪，其具有精度高、优越的便捷性、使用人性化的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种船舶靠泊引航仪，包括导航仪主体、外置端和手持端，所述导航仪主体包括日盲紫外成像模块、可见光成像模块、跟瞄转台、固定装置、第一处理模块和第一无线传输模块；所述外置端放置在泊位处，包括第二处理模块、激光探测模块和第二无线传输模块；所述手持端包括第三处理模块和显示模块；

所述日盲紫外成像模块和可见光成像模块固接于跟瞄转台上，跟瞄转台固定在固定装置上，并由电机控制跟瞄转台的旋转；第一处理模块和第一无线传输模块内置于固定装置中，第一处理模块分别连接所述电机、日盲紫外成像模块和可见光成像模块；第一处理模块通过所述第一无线传输模块连接至所述手持端的第三处理模块；

所述第二处理模块与激光探测模块固定连接，第二处理模块通过所述第二无线传输模块连接至所述手持端的第三处理模块；所述激光探测模块至少包括两个激光探测模块。

所述跟瞄转台包括垂直旋转机构和水平旋转机构，两个旋转机构分别由第一电机和第二电机控制进行自动旋转；垂直旋转机构通过第一转轴与水平旋转机构连接，水平旋转机构通过第二转轴与所述固定装置连接。

进一步地，所述垂直旋转机构和水平旋转机构的旋转范围分别为13～85°与20～160°。

进一步地，所述日盲紫外成像模块和可见光成像模块分布在所述水平旋转机构的载物平台上。

所述无线传输模块为WIFI视频传输装置或无线电发射机。

进一步地，所述第一处理模块和第三处理模块之间通过WIFI视频传输装置进行数据传输，第二处理模块和第三处理模块之间通过无线电发射机进行数据传输。

所述固定装置安装在船舷上，且固定装置的底部具有磁性。

本实用新型的有益效果如下：

(1)通过激光探测模块能够获得船舶靠泊时船身与靠泊岸线的角度姿态，获得的靠泊引航数据更为精确；

(2)通过采集日盲紫外成像模块和可见光成像模块的图像并对图像进行叠加，能够为引航员提供现实的靠泊场景，获得更直观的视觉体验；

(3)靠泊时可以将导航仪主体固定于船舷，引航员在船舱内或者其他位置使用手持端就可以观察船舶位置并操作设备，极大地提高了仪器的便携性。

附图说明

图1为本实用新型船舶靠泊引航仪的结构示意图；

图2为本实用新型船舶靠泊引航仪进一步的结构示意图；

图3为本实用新型的导航仪主体的结构图；

图4为本实用新型的激光探测模块布置图；

其中，1-光学成像模块，2-处理模块，3-显示模块，4-激光探测模块，5-无线传输模块，6-跟瞄转台，7-固定装置。

具体实施方式

下面结合附图给出一个本实用新型的具体实施例。

如图1所示，本实用新型船舶靠泊引航仪包括光学成像模块1、处理模块2、显示模块3、激光探测模块4、无线传输模块5、跟瞄转台6和固定装置7；光学成像模块1、显示模块3、激光探测模块4通过无线传输模块5无线连接。其中，光学成像模块1包括日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2，可对日盲紫外光和可见光进行成像；处理模块2包括第一处理模块2-1、第二处理模块2-2和第三处理模块2-3；激光探测模块4包括第一激光探测模块4-1和第二激光探测模块4-2；无线传输模块5包括第一无线传输模块5-1和第二无线传输模块5-2。

如图2所示，日盲紫外成像模块1-1、可见光成像模块1-2、跟瞄转台6、固定装置7、第一处理模块2-1和第一无线传输模块5-1组成导航仪主体；第二处理模块2-2、激光探测模块4和第二无线传输模块5-2组成独立的外置端，放置在泊位处；第三处理模块2-3和显示模块3组成独立的手持端；本实施例的船用靠泊引航仪包括上述导航仪主体、独立的手持端和外置端这三部分。

在实际工作时，第一处理模块2-1与光学成像模块1固接在一起固定于船舷上，第一处理模块2-1对光学成像模块1获得的视频图像进行简单叠加处理。

第二处理模块2-2与激光探测模块4固接于一起，根据激光照射在船舶上的反射情况计算出反射点与探测点之间的距离和速度以及船身与岸线的姿态位置数据。

第三处理模块2-3与显示模块3固定在一起，其中，第三处理模块2-3对接收到的图像、视频、数据等信息进行处理，通过显示模块3输出导航海图、视频显示、控制量等导航所需信息：视频显示为紫外光信号视频或可见光信号视频或紫外和可见光信号的叠加视频；控制量可以为包括跟瞄转台所需旋转的角度、紫外图像增益等。

无线传输模块5可以为WIFI视频传输装置和无线电发射机，第一处理模块2-1和第三处理模块2-3之间通过WIFI视频传输装置进行数据传输，第二处理模块2-2和第三处理模块2-3通过无线电发射机进行数据传输。

图3导航仪主体示意图，在导航仪主体部分中，日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2固接于跟瞄转台6上，跟瞄转台6固定在固定装置7上，并由电机(第一电机和第二电机)控制跟瞄转台6的旋转，固定装置7底部有磁性可以固定安装在船舷上并便于移动，第一处理模块2-1和第一无线传输模块5-1内置于固定装置4的内部。

跟瞄转台6包括水平旋转机构6-1和垂直旋转机构6-2，两个旋转机构分别由第一电机和第二电机控制进行自动旋转，垂直旋转机构6-2通过第一转轴与水平旋转机构6-1连接，水平旋转机构6-1通过第二转轴与固定装置7连接，其中，垂直旋转机构和水平旋转机构的可旋转范围分别为13～85°与20～160°。

优选的是，日盲紫外成像模块1-1、可见光成像模块1-2分布在跟瞄转台6的水平旋转机构6-1的载物平台上。

跟瞄转台6的两个旋转机构的转轴均含配套电机并集成角度传感器，由电机控制进行自动旋转并由角度传感器获取旋转角度。

因日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2固接于跟瞄转台6上，则跟瞄转台6的转动即可视为日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2的转动。

日盲紫外成像模块1-1可以为可对波长范围为200～280nm的日盲紫外光信号成像的设备。

固定装置7底部有磁性，方便引航仪主体固定在船舷上并且便于装卸，可以根据现场情况决定其安放位置。

第一处理模块2-1内置于固定装置7，不仅通过电机控制板实现对跟瞄转台6的控制，还通过电路连接日盲紫外成像模块1-1、可见光成像模块1-2；所以第一处理模块2-1实现的功能是控制跟瞄转台6的运动旋转和采集日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2的图像并对图像进行简单叠加，采集到岸边的实景画面。此外，第一处理模块2-1通过第一无线传输模块5-1连接至手持端。

第一处理模块2-1的搭建为通用的处理器搭建方法，本实施例中给出一种具体方式，由TVP5146视频解码芯片、DM6437处理器、Cortex-M0单片机及H桥MOS管电路依次连接组成。其中，TVP5146与日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2连接，将其输出的两路模拟视频信号转换成标准的数字信号并输送至DM6437处理器。DM6437处理器对上述两路视频数据进行叠加计算得到日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2的现有状态与岸边目标灯阵状态的差值，此差值即为所需的控制数据，并通过UART串口将该控制数据传送至Cortex-M0单片机。(DM6437处理器输出的视频数据可以通过无线传输模块直接输出到显示模块3中进行视频显示。)Cortex-M0单片机从DM6437处理器接收控制数据，通过H桥MOS管电路控制电机的正反转以完成对跟瞄转台6的控制。在本实用新型中分别设有H桥MOS管电路与垂直旋转机构6-2上转轴的配套电机相连以控制其上、下旋转；设有H桥MOS管电路与水平旋转机构6-1上转轴的配套电机相连以控制其左、右旋转。

关于手持端，手持端中的各个模块通过电学方法连接。优选的，手持端可以为移动终端，例如Windows公司生产的个人移动产品Surface Pro，其CPU(中央处理器)为intel系列处理器，集成了第三处理模块2-3；显示模块3为触摸屏，可进行视频等信息显示并能实现用户在屏幕上直接触摸操控。

关于激光探测模块4，其包括至少两个激光探头，用于准确监测船舶的靠岸、离岸速度，船舶首尾的离岸距离，船体与码头岸线的夹角等信息。激光探头用于发射激光并接收碰到目标反射回来的激光束，第二处理模块2-2则根据激光的反射情况计算出反射点与探头之间的距离、速度以及船体与岸线的姿态位置；并将数据通过无线电发射机发送给第三处理模块2-3。

靠泊时，如图4所示，将两个激光探头分别布置在码头泊位处，令相隔距离为d，并使两个激光探头发射方向垂直泊位岸线；船舶靠泊至近处时，激光探头探测到船舶反射点，计算出其分别与两个激光探头之间的距离y₁、y₂，速度v₁、v₂，以及船舷与泊位岸线的夹角θ，并通过无线电发射机将数据发送给处理模块2-3，对数据进行处理后通过显示模块3进行显示。

综上，船舶在航行过程中，通过日盲紫外成像模块1-1和可见光成像模块1-2采集到岸边的实景画面和通过激光探测模块4采集到船距离泊位的距离、靠泊速度及姿态信息，并通过处理模块处理后在显示界面上显示出靠泊所需的信息，包括泊位的实时画面、船首尾距离泊位的距离、船首尾垂直靠泊速度、船身水平靠泊速度、船身与泊位的位置、角度关系图等。

以上所述仅为本实用新型的一个优选例实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述引航仪包括导航仪主体、外置端和手持端，所述导航仪主体包括日盲紫外成像模块、可见光成像模块、跟瞄转台、固定装置、第一处理模块和第一无线传输模块；所述外置端放置在泊位处，包括第二处理模块、激光探测模块和第二无线传输模块；所述手持端包括第三处理模块和显示模块；

所述日盲紫外成像模块和可见光成像模块固接于跟瞄转台上，跟瞄转台固定在固定装置上，并由电机控制跟瞄转台的旋转；第一处理模块和第一无线传输模块内置于固定装置中，第一处理模块分别连接所述电机、日盲紫外成像模块和可见光成像模块；第一处理模块通过所述第一无线传输模块连接至所述手持端的第三处理模块；

所述第二处理模块与激光探测模块固定连接，第二处理模块通过所述第二无线传输模块连接至所述手持端的第三处理模块；所述激光探测模块至少包括两个激光探测模块。

2.根据权利要求1所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述跟瞄转台包括垂直旋转机构和水平旋转机构，两个旋转机构分别由第一电机和第二电机控制进行自动旋转；垂直旋转机构通过第一转轴与水平旋转机构连接，水平旋转机构通过第二转轴与所述固定装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述垂直旋转机构和水平旋转机构的旋转范围分别为13～85°与20～160°。

4.根据权利要求2所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述日盲紫外成像模块和可见光成像模块分布在所述水平旋转机构的载物平台上。

5.根据权利要求1至4之一所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述无线传输模块为WIFI视频传输装置或无线电发射机。

6.根据权利要求5所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述第一处理模块和第三处理模块之间通过WIFI视频传输装置进行数据传输，第二处理模块和第三处理模块之间通过无线电发射机进行数据传输。

7.根据权利要求1至4之一所述的一种船舶靠泊引航仪，其特征在于：所述固定装置安装在船舷上，且固定装置的底部具有磁性。