CN215728818U - 一种船舶目标探测系统及船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能船舶技术领域，公开了一种船舶目标探测系统及船舶。船舶目标探测系统包括远距离探测模块、中距离探测模块和近距离探测模块。远距离探测模块用于探测第一距离范围内的目标，包括导航雷达组件和船舶自动识别系统；中距离探测模块用于探测第二距离范围内的目标，能够采集第二距离范围内的图像；近距离探测模块用于探测第三距离范围内的目标，包括毫米波雷达和激光波雷达，毫米波雷达和激光波雷达均沿船体的周向间隔设置有多个，且毫米波雷达和激光波雷达交替设置；其中，第一距离＞第二距离＞第三距离。本实用新型提高了对于距离船体较近的目标的探测精度，从而满足船舶自主航行态势感知的需要，利于实现船舶的自主航行。

Description

一种船舶目标探测系统及船舶

技术领域

本实用新型涉及智能船舶技术领域，尤其涉及一种船舶目标探测系统及船舶。

背景技术

随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术的发展，智能驾驶技术已在汽车领域得到广泛应用。船舶领域的自主航行还在探索阶段，其中船舶周侧的目标探测是船舶态势感知的基础。由于大型远洋船舶尺寸较大，靠人工观察船体周围的目标时，船体的结构会遮挡观察视野，导致产生盲区，且船舶运行时的惯性较大，船舶操纵灵敏性也较低，若将船舶上原有的导航雷达组件与船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)作为目标探测设备，虽然其探测距离范围较大，但精度较低，尤其不能精准的探测距离船体较近的目标，从而不能满足船舶自主航行和靠泊态势感知的需要。

基于此，亟需一种船舶目标探测系统及船舶用来解决如上提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种船舶目标探测系统及船舶，实现了各个探测模块的探测范围能够逐次覆盖，提高了对于距离船体较近的目标的探测精度，从而满足船舶自主航行和靠泊时态势感知的需要，利于实现船舶的自主航行以及自主靠泊。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种船舶目标探测系统，用于探测船体周侧的目标，包括：

远距离探测模块，用于探测第一距离范围内的目标，包括导航雷达组件和船舶自动识别系统；

中距离探测模块，用于探测第二距离范围内的目标；

近距离探测模块，用于探测第三距离范围内的目标，包括毫米波雷达和激光波雷达，所述毫米波雷达和所述激光波雷达均沿所述船体的周向间隔设置有多个，且所述毫米波雷达和所述激光波雷达交替设置；

其中，所述第一距离＞所述第二距离＞所述第三距离。

可选地，多个所述毫米波雷达组成的探测范围能够覆盖所述船体的周侧。

可选地，多个所述激光波雷达组成的探测范围能够覆盖所述船体的周侧。

可选地，所述船体的船艏部设置一个所述激光波雷达，所述船艏部还设置一个辅助毫米波雷达；或，所述船体的船艏部设置一个所述毫米波雷达，所述船艏部还设置一个辅助激光波雷达。

可选地，所述船体的船艉部设置一个所述激光波雷达，所述船艉部还设置一个辅助毫米波雷达；或，所述船体的船艉部设置一个所述毫米波雷达，所述船艉部还设置一个辅助激光波雷达。

可选地，所述导航雷达组件包括船载X波段雷达和船载S波段雷达，所述船载X波段雷达和所述船载S波段雷达均置于所述船体的雷达桅上；和/或，所述船舶自动识别系统置于所述船体的罗经平台上。

可选地，所述中距离探测模块包括可见光图像采集组件，所述可见光图像采集组件设置有多个，多个所述可见光图像采集组件组成的图像采集范围能够覆盖所述船体的周侧。

可选地，所述中距离探测模块还包括红外图像采集组件，所述红外图像采集组件设置有多个，多个所述红外图像采集组件组成的图像采集范围能够覆盖所述船体的周侧。

可选地，所述中距离探测模块还包括多个摄像机，每个所述摄像机内部均设置有所述可见光图像采集组件和所述红外图像采集组件，多个所述摄像机均设置在所述船体的上层建筑上。

一种船舶，包括如上所述的船舶目标探测系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的船舶目标探测系统，包括远距离探测模块、中距离探测模块和近距离探测模块，能够分别由远及近地探测距离船体第一距离、第二距离和第三距离范围内的目标，相对于远距离探测模块，中距离探测模块和近距离探测模块能够探测距离船体较近的目标，提高了对于船体周侧的目标的探测精度，从而满足船舶自主航行态势感知的需要，利于实现船舶的自主避碰，从而实现船舶的自主航行以及自主靠泊，而且同时设置远距离探测模块、中距离探测模块和近距离探测模块，使得各个探测模块的探测范围能够逐次覆盖，进一步提高了对于距离船体较近的目标的探测精度，提高了安全性。此外，交替设置的毫米波雷达和激光波雷达共同组成近距离探测模块，毫米波雷达和激光波雷达的交替配合使用提高了探测精度，且相较于均设置为激光波雷达，将毫米波雷达和激光波雷达交替设置，能够降低成本。

本实用新型提供的船舶，包括上述船舶目标探测系统，实现了各个探测模块的探测范围能够逐次覆盖，提高了对于距离船体较近的目标的探测精度，从而满足船舶自主航行态势感知的需要，利于实现自主航行以及自主靠泊，提高了安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的船舶的侧视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型实施例提供的船舶的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的船舶目标探测系统的探测距离的示意图。

图中：

10、船体；101、雷达桅；102、罗经平台；103、上层建筑高层甲板；104、前桅；105、上层建筑；

1、导航雷达组件；11、船载X波段雷达；12、船载S波段雷达；

2、船舶自动识别系统；3、摄像机；

4、毫米波雷达；41、辅助毫米波雷达；

5、激光波雷达；51、辅助激光波雷达。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例中提供了一种船舶目标探测系统以及船舶。如图1所示，船舶包括船体10以及船舶目标探测系统。其中，船舶目标探测系统用于探测船体10周侧的目标。

具体地，如图1-图3所示，船舶目标探测系统包括远距离探测模块、中距离探测模块和近距离探测模块。远距离探测模块用于探测第一距离范围内的目标，其包括导航雷达组件1和船舶自动识别系统2。中距离探测模块用于探测第二距离范围内的目标；近距离探测模块用于探测第三距离范围内的目标，包括毫米波雷达4和激光波雷达5，毫米波雷达4和激光波雷达5均沿船体10的周向间隔设置有多个，且毫米波雷达4和激光波雷达5交替设置。上述的第一距离＞第二距离＞第三距离。其中，就图1和图3中的方向而言，图中右侧为船体10的前方，左侧为船体10的后方，即船艏部朝向右侧设置，船艉部朝向左侧设置。

本实施例提供的船舶目标探测系统，能够分别由远及近的探测距离船体10第一距离、第二距离和第三距离范围内的目标，相对于远距离探测模块，中距离探测模块和近距离探测模块能够探测距离船体10较近的目标，提高了对于船体10周侧的目标的探测精度，从而满足船舶自主航行和靠泊的态势感知的需要，利于实现船舶的自主避碰，从而实现船舶的自主航行以及自主靠泊；而且同时设置远距离探测模块、中距离探测模块和近距离探测模块，使得各个探测模块的探测范围能够逐次覆盖，进一步提高了对于距离船体10较近的目标的探测精度，提高了安全性。此外，交替设置的毫米波雷达4和激光波雷达5共同组成近距离探测模块，毫米波雷达4和激光波雷达5的探测精度较高，且激光波雷达5的精度高于毫米波雷达4，相较于仅设置毫米波雷达4，毫米波雷达4和激光波雷达5的交替配合使用提高了探测精度，相较于仅设置激光波雷达5，将毫米波雷达4和激光波雷达5交替设置，能够降低成本。

如图1和图2所示，通常船体10上设置有上层建筑105，上层建筑105的最高层甲板通常称为罗经平台102，罗经平台102上竖直设置雷达桅101，使得雷达桅101的高度较高。现有技术中，导航雷达组件是船舶航行必备的助航设备，尤其是在夜间和能见不良的情况下，其重要性更加显著。

常用的导航雷达分为船载X波段雷达11和船载S波段雷达12，船载S波段雷达12工作于S波段(波长约10cm)，这种雷达探测距离较远，抗雨雪干扰能力强，但是探测精度相对较差；船载X波段雷达11工作于X波段(波长约3cm)，这种雷达探测精度要优于船载S波段雷达12，但是探测距离较近，抗雨雪干扰能力相对较弱。大型船舶由于航行区域复杂，一般安装船载X波段雷达11和船载S波段雷达12各一部，以确保各种航行条件下的航行安全。船载X波段雷达11和船载S波段雷达12的设置结构完全独立，都有独立的收发与显示系统，虽然各自的发射机都安装在雷达桅101上，但是接收与显示系统都安装于驾驶室内。

对于本实施提供的远距离探测模块而言，导航雷达组件1包括船载X波段雷达11和船载S波段雷达12，且船载X波段雷达11和船载S波段雷达12均置于船体10的雷达桅101上，具体固定在雷达桅101的顶部，能够避免船体10上的其他结构对于导航雷达组件1探测的干扰，保证了导航雷达组件1的探测结果的准确性，进一步利于船体10的避碰，实现自主航行以及自主靠泊，提高了安全性。其中，船载X波段雷达11和船载S波段雷达12的工作原理及结构均可采用现有技术，在此不再赘述。

现有技术中，船体10上通常设置用于发出自身信息的信号发射器，而船体10上设置的船舶自动识别系统2用于接收来自其他船舶发出的信息信号。进一步地，本实施例提供的船舶自动识别系统2置于船体10的罗经平台102上，罗经平台102较高，进一步避免了船体10上的其他结构对于船舶自动识别系统2的干扰，保证了船舶自动识别系统2的探测结果的准确性，利于实现船舶的自主航行以及自主靠泊。其中，船舶自动识别系统2的工作原理及结构均可采用现有技术，在此不再赘述。

具体地，导航雷达组件1的最大探测距离与船舶自动识别系统2的最大探测距离不同。也就是说，在远距离探测模块的探测范围内，出现在船体10周侧的其他船只，在距离船体10较远时会被导航雷达组件1或船舶自动识别系统2探测到，在距离船体较近时，能够被导航雷达组件1与船舶自动识别系统2同时探测到。此种设置，实现了远距离探测模块对于距离船体10更近的船舶目标的二次探测，增大了对于距离船体10更近的船舶目标的探测精度。可以理解的是，当目标不是船舶时，仅能够被导航雷达组件1探测到。

进一步地，通常导航雷达组件1的可探测距离的范围约为230米～177公里，船舶自动识别系统2能够接收约37公里以内的船舶发出的信息，从而能够探测到37公里以内船舶目标。在本实施例中，设定导航雷达组件1的最大探测距离为第一探测距离L1，L1＝177公里，设定船舶自动识别系统2的最大探测距离为第二探测距离L2，L2＝37公里，故第一距离为177公里，L1＞L2。在其他实施例中，导航雷达组件1与船舶自动识别系统2的最大探测距离还可适应性调整，在此不作限定。

优选地，中距离探测模块能够采集第二距离范围内的目标的图像，远距离探测模块仅能够探测目标的位置及与船体10之间的距离，中距离探测模块与远距离探测模块配合设置，能够更清晰的判断目标的种类，利于判定船体10进行调整姿态动作的时机，实现自主避碰，提高了安全性。

具体地，中距离探测模块包括可见光图像采集组件，能够采集可见光图像。可见光图像采集组件设置有多个，多个可见光图像采集组件组成的图像采集范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧，便于采集船体10周侧的可见光图像，提高了目标探测的准确性。

进一步地，中距离探测模块还包括红外图像采集组件，能采集红外图像。红外图像采集组件设置有多个，多个红外图像采集组件组成的图像采集范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧，便于采集船体10周侧的红外图像，提高了目标探测的准确性。此外，当处于光线较暗的情形时，例如夜晚，可见光图像采集组件采集的图像不能够清晰地显示目标，因此设置红外图像采集组件能够实现对于光线较暗的情形的目标探测，使得船舶目标探测系统能够全天候的探测目标，进一步利于船体10的避碰，提高了实用性。

作为优选方案，如图2所示，中距离探测模块还包括多个摄像机3。每个摄像机3内部均设置可见光图像采集组件和红外图像采集组件，多个摄像机3均设置在船体10的上层建筑105上。也就是说摄像机3为可见光-红外一体的摄像机，能够采集可见光图像，也能够采集红外图像，简化了中距离探测模块的结构，提高了实用性。

在本实施例中，摄像机3设置有两个，其中一个设置在上层建筑高层甲板103上，且朝向船体10的后方设置，另一个设置在罗经平台102上，且朝向船体10的前方设置。且每个摄像机3内部均设置一个可见光图像采集组件和一个红外图像采集组件。需要说明的是，上层建筑105靠近船体10的尾端，上层建筑105内部设置驾驶室，上层建筑高层甲板103为罗经平台102或上层建筑105的E甲板。两个摄像机3均设置在上层建筑105上，设置在驾驶室的两侧，且设置位置较高，避免了船体10上的其他结构对于可见光图像采集组件和红外图像采集组件的采集视野的遮挡，能够实现图像采集范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧，进一步利于船体10避碰，实现自主航行以及自主靠泊，提高了安全性。此外，摄像机3、可见光图像采集组件以及红外图像采集组件的结构均可采用现有技术，在此不再赘述。

在其他实施例中，还可设置多个摄像机3，每个摄像机3仅设置可见光图像采集组件或红外图像采集组件，在此不作限定。

进一步地，可见光图像采集组件的最大采集距离与红外图像采集组件的最大采集距离不同。也就是说，在中距离探测模块的探测范围内，出现在船体10周侧的其他船只或其他障碍物，在距离船体10较远时会被可见光图像采集组件或红外图像采集组件采集到，在距离船体10较近时，能够被可见光图像采集组件和红外图像采集组件同时采集到。此种设置，实现了中距离探测模块对于距离船体10更近的目标的二次探测，增大了对于距离船体10更近的目标的探测精度。

在本实施例中，可见光图像采集组件能够采集约5公里以内的目标图像，红外图像采集组件能够采集约4公里以内的目标图像。设定可见光图像采集组件的最大探测距离为第三探测距离L3，L3＝5公里，设定红外图像采集组件的最大探测距离为第四探测距离L4，L4＝4公里，故第二距离为5公里，L3＞L4。在其他实施例中，可见光图像采集组件以及红外图像采集组件的最大探测距离还可适应性调整，在此不作限定。

可选地，为了进一步优化可见光图像采集组件以及红外图像采集组件的视野，摄像机3底部设置有升降平台，升降平台能够驱动摄像机3上升或下降。升降平台顶部与摄像机3固定，底部固定在上层建筑105上。其中升降平台可采用自动式或手动式，结构均可采用现有技术，在此不再赘述。

进一步地，毫米波雷达4的最大探测距离与激光波雷达5的最大探测距离不同。在本实施例中，毫米波雷达4的可探测距离的范围约为250米，即毫米波雷达4能够探测距离船体10约250米以内的目标，激光波雷达5的可探测距离的范围约为150米，即激光波雷达5能够探测距离船体10约250米以内的目标。设定毫米波雷达4的最大探测距离为第三探测距离L5，L5＝250米，设定激光波雷达5的最大探测距离为第四探测距离L6，L6＝150米，故第三距离为250米，L5＞L6。在其他实施例中，毫米波雷达4以及激光波雷达5的最大探测距离还可适应性调整，在此不作限定。

再进一步地，如图3所示，多个毫米波雷达4组成的探测范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧；和/或，多个激光波雷达5组成的探测范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧。在本实施例中，多个毫米波雷达4组成的探测范围以及多个激光波雷达5组成的探测范围均能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧。也就是说，在近距离探测模块的探测范围内，出现在船体10周侧的其他船只或其他障碍物，在距离船体10较远时会被毫米波雷达4采集到，在距离船体10较近时，能够被毫米波雷达4以及激光波雷达5同时探测到。此种设置，实现了近距离探测模块对于距离船体10更近的目标的二次探测，增大了对于距离船体10更近的目标的探测精度。在其他实施例中，还可以多个毫米波雷达4组成的探测范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧，或者多个激光波雷达5组成的探测范围能够沿船体10的周向覆盖船体10的周侧，在此不作限定。

优选地，多个毫米波雷达4沿船体10的周向均布，多个激光波雷达5沿船体10的周向均布。

优选地，船体10的船艏部设置一个激光波雷达5或一个毫米波雷达4；当船艏部设置一个激光波雷达5时，船艏部还设置一个辅助毫米波雷达41；当船艏部设置一个毫米波雷达4时，船艏部还设置一个辅助激光波雷达51，在船艏部同时设置一个毫米波雷达4和一个激光波雷达5，增加了船艏部的探测精度，进一步保证了船体10在前进方向上的自主避碰能力。

同理，船体10的船艉部设置一个激光波雷达5或一个毫米波雷达4；当船艉部设置一个激光波雷达5时，船艉部还设置一个辅助毫米波雷达41；当船艉部设置一个毫米波雷达4时，船艉部还设置一个辅助激光波雷达51，在船艉部同时设置一个毫米波雷达4和一个激光波雷达5，增加了船艉部的探测精度，进一步保证了船体10在后退方向上的自主避碰能力。

在本实施例中，船艏部设置一个激光波雷达5和一个辅助毫米波雷达41，船艉部设置一个毫米波雷达4和一个辅助激光波雷达51。

在本实施例中，辅助激光波雷达51与激光波雷达5的结构相同，辅助毫米波雷达41与毫米波雷达4的结构相同。

综上，如图4所示，导航雷达组件1的最大探测距离-第一探测距离L1、船舶自动识别系统2的最大探测距离-第二探测距离L2、可见光图像采集组件的最大探测距离-第三探测距离L3、红外图像采集组件的最大探测距离-第四探测距离L4、毫米波雷达4的最大探测距离-第三探测距离L5以及激光波雷达5的最大探测距离-第四探测距离L6依次减小，即L1＞L2＞L3＞L4＞L5＞L6。若以船舶作为探测目标为例，当有船舶从远处逐渐向船体10靠近时，会被导航雷达组件1、船舶自动识别系统2、可见光图像采集组件、红外图像采集组件、毫米波雷达4以及激光波雷达5依次检测到，且与船体10之间的距离越小，能够检测到目标船舶的设备越多，更利于本实施例提供的船舶目标探测系统精准探测目标船舶的位置，也利于得到目标船舶的运动趋势，从而利于船体10调整前进方向，进行后续的避碰动作。

此外，在船体10靠泊时，毫米波雷达4以及激光波雷达5还可以用于探测船体10与码头之间的距离，实现自主靠泊。

需要说明的是，在图4中，各个探测距离范围近似为距船体10侧面的距离，其轮廓应与船体10的外轮廓相似，为了便于表示，在图4中简化为圆形。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶目标探测系统，用于探测船体(10)周侧的目标，其特征在于，包括：

远距离探测模块，用于探测第一距离范围内的目标，包括导航雷达组件(1)和船舶自动识别系统(2)；

中距离探测模块，用于探测第二距离范围内的目标；

近距离探测模块，用于探测第三距离范围内的目标，包括毫米波雷达(4)和激光波雷达(5)，所述毫米波雷达(4)和所述激光波雷达(5)均沿所述船体(10)的周向间隔设置有多个，且所述毫米波雷达(4)和所述激光波雷达(5)交替设置；

其中，所述第一距离＞所述第二距离＞所述第三距离。

2.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，多个所述毫米波雷达(4)组成的探测范围能够覆盖所述船体(10)的周侧。

3.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，多个所述激光波雷达(5)组成的探测范围能够覆盖所述船体(10)的周侧。

4.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述船体(10)的船艏部设置一个所述激光波雷达(5)，所述船艏部还设置一个辅助毫米波雷达(41)；或，

所述船体(10)的船艏部设置一个所述毫米波雷达(4)，所述船艏部还设置一个辅助激光波雷达(51)。

5.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述船体(10)的船艉部设置一个所述激光波雷达(5)，所述船艉部还设置一个辅助毫米波雷达(41)；或，

所述船体(10)的船艉部设置一个所述毫米波雷达(4)，所述船艉部还设置一个辅助激光波雷达(51)。

6.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述导航雷达组件(1)包括船载X波段雷达(11)和船载S波段雷达(12)，所述船载X波段雷达(11)和所述船载S波段雷达(12)均置于所述船体(10)的雷达桅(101)上；和/或，所述船舶自动识别系统(2)置于所述船体(10)的罗经平台(102)上。

7.根据权利要求1所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述中距离探测模块包括可见光图像采集组件，所述可见光图像采集组件设置有多个，多个所述可见光图像采集组件组成的图像采集范围能够覆盖所述船体(10)的周侧。

8.根据权利要求7所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述中距离探测模块还包括红外图像采集组件，所述红外图像采集组件设置有多个，多个所述红外图像采集组件组成的图像采集范围能够覆盖所述船体(10)的周侧。

9.根据权利要求8所述的船舶目标探测系统，其特征在于，所述中距离探测模块还包括多个摄像机(3)，每个所述摄像机(3)内部均设置有所述可见光图像采集组件和所述红外图像采集组件，多个所述摄像机(3)均设置在所述船体(10)的上层建筑(105)上。

10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的船舶目标探测系统。

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