[发明专利]一种船舶自主航行辅助决策系统

说明书

本发明公开了一种船舶自主航行辅助决策系统，所述系统包括：船舶外部实时数据感知模块、船舶自身实时感知数据模块、数据挖掘层和辅助决策层；船舶外部实时数据感知模块用于通过船载传感器和无线通信装置，从船舶的外部环境中获得外部实时数据；船舶自身实时感知数据模块用于获取船舶自身实时状态数据，与外部实时数据组成航运数据；数据挖掘层用于通过HBase存储数据库实现航运数据的快速存储；从航运数据中获取用于驾驶行为预测的多模态数据；基于环境实时感知数据和船舶自身状态的感知数据综合分析驾驶行为、航道情况和船舶情况；辅助决策层用于计算海浪在z轴方向的起伏幅度并根据该起伏值调整驾驶行为；预测目标监测点的交通流；根据多模态数据预测驾驶行为；并分析辅助航行特征。

技术领域

本发明属于船舶智能化技术领域，具体涉及一种船舶自主航行辅助决策系统。

背景技术

智能化一直是船舶发展的趋势，近年来，随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新理念、新技术的突飞猛进，船舶自动化水平不断提高，无人船艇的实现有了科技支撑，无人驾驶船舶航行于全球有了实现的可能性，无人船艇包括具有自主规划、自主航行、自主环境感知能力的全自主型无人船艇，以及非自主航行的遥控型无人船艇和按照内置程序航行并执行任务的半自主型无人船艇；它集船舶设计、人工智能、信息处理、运动控制等专业技术为一体，研究内容涉及自动驾驶、自主避障、规划与导航、模式识别等多方面，可根据其作战或使用功能的不同，采用不同的模块，搭载不同的传感器及设备，执行情报收集、监视侦察、扫雷、反潜、反恐、精确打击、搜寻救助、水文地理勘察、中继通信等任务。

目前缺乏一个具有辅助决策功能的船舶自主航行系统。

发明内容

本发明为了克服上述技术缺陷，提出了一种船舶自主航行辅助决策系统，所述系统包括：船舶外部实时数据感知模块、船舶自身实时感知数据模块、数据挖掘层和辅助决策层；

所述船舶外部实时数据感知模块，用于通过船载传感器和无线通信装置，从船舶的外部环境中获得外部实时数据；

所述船舶自身实时感知数据模块，用于获取船舶自身实时状态数据，与外部实时数据组成航运数据；

所述数据挖掘层，用于利用分布式架构以及自定义的索引，通过HBase存储数据库实现航运数据的快速存储；对航运数据中遗漏标签的数据元组进行数据补齐；从航运数据中获取用于驾驶行为预测的多模态数据；基于环境实时感知数据和船舶自身状态的感知数据综合分析驾驶行为、航道情况和船舶情况；

所述辅助决策层，用于计算海浪在z轴方向的起伏幅度，并根据该起伏值调整驾驶行为；预测目标监测点的交通流；将多模态数据输入自主驾驶模型，输出预测的驾驶行为；并分析辅助航行特征。

作为上述系统的一种改进，所述外部实时数据包括：气象数据、水文数据、AIS数据、摄像头采集的图像数据、岸基通信数据、邻船数据、激光雷达采集的3D点云数据和动力监测数据，所述动力监测数据包括船舶的速度和加速度。

作为上述系统的一种改进，所述船舶自身实时状态数据包括船舶姿态数据，船舶载货数据，燃料剩余信息，船舶航线信息，船舶系统故障信息和船舶各子系统运行时间。

作为上述系统的一种改进，所述数据挖掘层包括实时数据库，数据存储与索引单元，数据标定与清理单元，多模态大数据分析单元和航行状态大数据分析单元；

所述实时数据库包括内存数据库和关系数据库，用于对航运数据进行临时存储；

所述数据存储与索引单元，用于构建STG时空索引，该索引将时间分割成年月日和时分秒两部分，并将年月日作为行键首字符，然后是Geohash编码，最后是时间的时分秒，即年月日+Geohash编码+时分秒；将实时数据库存储的航运数据按照STG时空索引进行自定义索引；利用分布式架构以及自定义的索引，通过HBase存储存数据库实现航运数据的快速存储；