[发明专利]一种用于船舶驾驶的三维辅助导航系统建立方法

说明书

技术领域

本发明属于航海驾驶技术领域，尤其涉及一种用于船舶驾驶的三维辅助导航系统建立方法。

背景技术

船舶通航环境指航行中除人员与设备以外的客观环境。从航行涉及的客观因素分析，航行环境包含地理环境、气象环境、水文环境与通航环境等，它们的空间形态随航行过程演变，具有多维性。

运用虚拟现实技术模拟航行环境，首先需要把航行环境数字化，即建立航行环境的数字模型，这是航行环境可视化仿真的基础，通过三维地形、声效和海浪等要素展现航行环境。船舶驾驶员通过一定的操作界面感知周围环境，达到辅助熟悉环境、掌握态势和辅助决策等目的，这种“环境感知化”的结果供人脑认识船舶周围环境。

现有的辅助导航系统均是基于二维平面，只能显示或模拟部分的航行环境信息，在遇到一些复杂的航道环境，仍然无法全面真实的提供准确的航道信息(如船舶的尺度，类型、附近水域水文信息等)，难以保证船舶驾驶的安全。

发明内容

针对上述现有的问题和不足，本发明提供一种用于船舶驾驶的三维辅助导航系统建立方法，包括：

根据电子海图和实地采集数据构建三维航道模型；

从所述电子海图中提取静态航道信息并与所述三维航道模型融合构建三维电子海图；

将从导航仪器中实时接收的与船舶驾驶相关的位置信息实时标绘在所述三维电子海图中，以实时表征出附近水域动静态船舶的位置信息和描述航道信息；

通过所述三维电子海图上展示的三维航道信息辅助本船的驾驶。

进一步地，在上述技术方案的基础上，所述根据电子海图和实地采集数据构建三维航道模型包括：

根据实地调研获取模拟水域现有通航要素技术资料和导助航设置相关资料，分别将其数字化后生成用于显示模拟过程的模拟航行环境和模拟船舶的电子海图；

对实地拍摄视景数据进行预处理生成视景数据库，用建模工具对视景数据库进行建模生成视景数据库模型；

根据模拟环境参数，利用船舶操纵模拟器对通航环境进行建模，并结合所述视景数据库模型建立符合实际环境的三维航道模型。

进一步地，在上述技术方案的基础上，在对实地拍摄视景数据进行预处理生成视景数据库，用建模工具对视景数据库进行建模生成视景数据库模型之后，还包括：

对视景数据库中的数据结构进行优化、地理地形细节层次处理和导入到船舶操纵模拟系统进行调试。

进一步地，在上述技术方案的基础上，从所述电子海图中提取静态航道信息并与所述三维航道模型融合构建三维电子海图包括：

依据所述电子海图的数据结构读取数据图层；

创建数据表单并将所述图层数据分类放入对应的表单；

将本船的位置信息加载到所述三维航道模型上，并根据读取的表单的图层数据在三维航道模型中动态绘制航道信息并以此生成三维电子海图。

进一步地，在上述技术方案的基础上，所述导航仪器至少包括导航雷达、AIS、GPS、测深仪、计程仪。

进一步地，在上述技术方案的基础上，与船舶驾驶相关的位置信息至少包括本船、目标船、静态岛屿及礁石的位置信息。

本发明实施例提供的用于船舶驾驶的三维辅助导航系统建立方法，通过从所述电子海图中提取静态航道信息并与三维航道模型融合构建三维电子海图，再将从导航仪器中实时接收的与船舶驾驶相关的位置信息实时标绘在三维电子海图中以辅助本船的驾驶。实现在多种导航仪器同时作用于船舶导航时，合理利用有关资源，确保本船与目标船等障碍物的精确定位，通过三维虚拟场景展示航道上船舶信息，辅助船舶驾驶。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于船舶驾驶的三维辅助导航系统建立方法的实施例流程图；

图2为本发明中电子海图的制作流程图；

图3为本发明中视景数据库进行建模的流程图；

图4为本发明中构建三维电子海图的流程图；

图5为本发明中AIS与雷达信息融合模型图；

图6为本发明中开发的ECDIS系统平台的功能结构图；

图7为本发明中用于船舶驾驶的三维辅助导航系统的工作流程图。

具体实施方式