[发明专利]一种夜雾天况下的舰船进出港导航系统及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及舰船进港导航、水上目标监测和岸上目标监控技术，特别是一种夜雾天况下的舰船进出港导航系统及其构建方法。

背景技术

舰船在浓雾和夜间进出港时，由于能见度低，助航标志看不清，雷达也会因为浓雾的影响导致测距不准，而舰船在进出港的时候要求走准确的航线，这时仅仅依靠雷达和电子海图，没有显著的物标进行视觉定位，很难找准航线，存在着很大的安全隐患。据海运部门不完全统计，船舶在能见度不良时发生的碰撞事故已经超过全部碰撞事故的三分之一。现在国内外在夜雾天况下船舶进出港导航主要采用如下几种方法：

一、引航员引航；

二、采用基于雷达的传统船舶交通管理系统（VTS或AIS）；

三、采用差分GPS系统进行精确定位；

四、利用数字式VHF通讯和海洋无线电信标；

五、利用电子海图。

上述方法中，方法一由于人的主观性占比例太大，在低能见度天况下不安全，只能停航；方法二在雾天测距受到影响，而且船舶操纵者不能准确感知航道周围状况，因此无法通航；方法三虽然能测出精确距离，但是却不能准确感知航道周围状况，安全无法保障，也无法通航；方法五无法实时掌握每个港口周边的变化，即使结合方法三和四也只能在已经保存好的电子海图上定位船舶信息，无法准确感知航道周围状况，也无法通航。所以现在很多港口在能见度低于一定范围的情况下，禁止船舶进出港，但是有些船舶面对来自各方面的压力，为了保证班期会采取冒险行动而盲目进出港，尤其是在舰船执行任务的时候往往需要盲目进出港，而这会给船舶的安全带来隐患。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以使舰船在夜间和雾天能够得到港口岸边的全景彩色视频，达到舰船在能见度低的情况下依然可以正常通行的夜雾天况下的舰船进出港导航系统及其构建方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种夜雾天况下的舰船进出港导航系统，包括港口周边海岸全景图系统、夜雾天况下彩色视频重构系统、无线请求信号发送模块、无线视频信号发送模块、无线视频信号接收模块、红外摄像机成像系统、视频显示模块和差分GPS系统；

所述的港口周边海岸全景图系统安装在岸上控制中心的电脑中，用来存储在能见度良好的天况下对港口周边海岸进行拍照取得的全景图以及拍照每张图片对应的拍照位置和红外摄像机参数信息；所述的夜雾天况下彩色视频重构系统安装在岸上控制中心的电脑中，在夜雾天况下接收到舰船发送来的视频请求信号之后，根据舰船的航向和位置信息重新构建出最适合舰船端观察视场的港口周边海岸彩色视觉视频；所述的无线视频信号发送模块安装在岸上控制中心，负责将重构好的彩色视频发送到舰船端；所述的无线请求信号发送模块和无线视频信号接收模块均安装在舰船上，当舰船在夜雾天况下进出港时，无线请求信号发送模块向岸上控制中心发出视频请求信号；无线视频信号接收模块用来接收重构的彩色视频；所述的红外摄像机成像系统安装在舰船上，用来捕获舰船周围的实时动态情况；所述的视频显示模块安装在舰船上，用来显示红外摄像机成像系统捕捉的实时视频和接收到的重构视频；所述的差分GPS系统安装在港口岸上，用来精确定位舰船的位置并向彩色视频重构系统提供舰船的准确信息。

一种夜雾天况下的舰船进港导航系统的构建方法，包括以下步骤：

A、构建港口周边海岸全景图系统

预先在晴朗的天气和海面上无船舶作业的情况下，在港口航道内对港口周边海岸进行拍照，将港口周边海岸的固定目标全部捕捉到，后期通过预处理把图片的重合区域去除，拼接成一个完整的港口周边海岸全景图；在取景过程中要保证港口周边海岸的所有固定目标都被取到；照片的最下面是水，中间是固定目标即港口基础设施，最上面是天空；在取景过程中，同时记录拍照点的位置和红外摄像机的参数信息，建立两个文件，使拍得的照片与位置信息和参数信息一一对应，即每一张图片和取景地理位置坐标以及红外摄像机拍照视场角一一对应；假设拍照第i张图片的坐标位置点记为P_i，i=1、2…n，拍照位置距离港口周边海岸的垂直距离记为d_i，i=1、2…n，那么一副图片的宽度对应的实际宽度距离

若红外摄像机拍到的图片的分辨率为m×n，那么一列像素对应的实际宽度距离为W_i/n；每间隔一段时间重新取景一次，用来消除港口规划建设对信息库的影响；

B、构建夜雾天况下彩色视频重构系统