專利名稱：自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)及雷達(dá)在耙吸挖泥船中的運(yùn)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和平面定位系統(tǒng)信息 疊加，為耙吸挖泥船施工、航行中提供有效的避碰措施和交通狀態(tài)信 息的方法。
背景技術(shù)：
耙吸挖泥船作為工程船舶，其平面定位系統(tǒng)與一般船舶定位系統(tǒng) 要求不同， 一般船舶的定位系統(tǒng)僅要求船體粗略的定位，而耙吸挖泥 船的定位系統(tǒng)定位要求較高，精度一般為l米左右，而且要定位到耙 頭，因此還需采集相應(yīng)的傳感器的信息，以及對(duì)施工過(guò)程中的工程數(shù) 據(jù)進(jìn)行讀入和處理，用于指導(dǎo)施工。
船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)能夠提供身份識(shí)別標(biāo)志、船舶類型'、噸 位、載貨情況、航線、目的港、估計(jì)到達(dá)時(shí)間、當(dāng)前船位與速度等信 息。自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的用途是加強(qiáng)船對(duì)船避碰的能力，增進(jìn)航行安全。
航海雷達(dá)作用是捕捉和識(shí)別周邊其他船舶和物體的信息。 當(dāng)前耙吸挖泥船的定位軟件為網(wǎng)絡(luò)化的軟件，定位信息、AIS信 息和雷達(dá)信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，計(jì)算機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)獲得以上信息并顯示在 各自屏幕上。但是，上述三個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，三個(gè)系統(tǒng)有著各自的缺 點(diǎn)，平面定位系統(tǒng)只能用于指導(dǎo)施工，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于沒(méi)有安裝 AIS的船舶或非船舶的物體(海堤、浪)無(wú)能為力，而雷達(dá)不能有效
區(qū)分船舶的身份、性質(zhì)、當(dāng)前操作的意圖，不能發(fā)現(xiàn)海堤或港口建筑 物背后的隱蔽目標(biāo)，而且當(dāng)兩艘船出現(xiàn)在相距不遠(yuǎn)的同一方位上時(shí)， 特別在夜航、霧航、暴風(fēng)雨等各種能見(jiàn)度惡劣的條件下，雷達(dá)屏幕上 往往產(chǎn)生混淆。耙吸挖泥船的工作地點(diǎn)一般是近海航道或港區(qū)，這種
區(qū)域船舶數(shù)量多，船舶動(dòng)態(tài)復(fù)雜，未安裝AIS的船舶也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)， 耙吸挖泥船的駕駛員的工作不只是駕駛船舶施工，同時(shí)也要密切注意 船舶安全，在這樣的施工環(huán)境下，對(duì)于耙吸挖泥船的駕駛員來(lái)說(shuō)，工 作量很大，需要同時(shí)觀察3個(gè)系統(tǒng)(3個(gè)屏幕)的內(nèi)容，而3個(gè)系統(tǒng) 相互獨(dú)立不利于耙吸挖泥船駕駛員同時(shí)關(guān)注。因此，使駕駛員在精確 施工的同時(shí)能夠觀察其他船舶的信息和雷達(dá)顯示的信息，對(duì)于減輕耙 吸挖泥船駕駛員的工作量、保障航行安全具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是提供一種在平面定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中能同 時(shí)觀察船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)信息的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和原定位系 統(tǒng)通過(guò)接口軟件合為一體，其特征是差分GPS輸出的RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換 為TCP/IP信息接入計(jì)算機(jī)，耙臂傳感器信息通過(guò)ADAM5000TCP模塊 接入計(jì)算機(jī)，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息從船載收發(fā)機(jī)輸出的485/422 信號(hào)轉(zhuǎn)換成232信號(hào)接入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部加裝雷達(dá)顯示處理卡， 通過(guò)雷達(dá)顯示處理卡將雷達(dá)信號(hào)接入計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明由于將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)的信息都 接入定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行信息疊加，使3個(gè)計(jì)算機(jī)屏幕的內(nèi)容在
一個(gè)屏幕中顯示，在保持原平面定位系統(tǒng)功能的同時(shí)擴(kuò)展出船對(duì)船避 碰的指示功能和顯示周邊其他船舶和物體信息的能力，不僅節(jié)省了兩 個(gè)屏幕，而且使駕駛員在精確施工的同時(shí)能夠觀察其他船舶的信息和 雷達(dá)顯示的信息，保障耙吸挖泥船施工和航行安全，減輕耙吸挖泥船 駕駛員的工作量。
具體實(shí)施例方式
耙吸挖泥船定位系統(tǒng)要求的定位精度比較高，施工區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo) 系統(tǒng)是工程坐標(biāo)系統(tǒng)，施工工程信息包含以下信息施工區(qū)域的工程 坐標(biāo)、施工過(guò)程的跟蹤線、拋泥區(qū)域的工程坐標(biāo)、航道線、浮筒工程 坐標(biāo)，以上信息由工程人員輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。
GPS設(shè)備的輸出特性是RS232包含有WGS-84經(jīng)緯度信息，RS232 信息通過(guò)RS232/TCP網(wǎng)關(guān)后輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP信息；通過(guò)施工 轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS-84經(jīng)緯度信息轉(zhuǎn)換為工程坐標(biāo)信息。
羅經(jīng)信息直接接入RS232/TCP模塊中轉(zhuǎn)換為TCP/IP信息，羅經(jīng) 信息作為耙吸挖泥船定位的方向信號(hào)。
由于耙吸挖泥船要求定位在耙頭上，因此需要接收耙頭信息。耙 頭信息來(lái)源于上耙管垂直傳感器、下耙管垂直傳感器、上耙管水平傳 感器、下耙管水平傳感器。將耙臂指示的相關(guān)傳感器信息接入 ADAM5000TCP模塊(臺(tái)灣研華公司出品)，計(jì)算機(jī)使用TCP/IP協(xié)議接 收相關(guān)傳感器信息，將定位延伸到耙頭。
在網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)中，服務(wù)器接收所有的信息并計(jì)算相應(yīng)的工程坐 標(biāo)位置，將所有定位信息在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，各個(gè)工作站接收到信息后顯
示在各自的屏幕上。
可以將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)信號(hào)直接接入計(jì)算機(jī)，或者接入
TCP/RS232網(wǎng)關(guān)并通過(guò)局域網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議接入計(jì)算機(jī)，各臺(tái)計(jì)算 機(jī)對(duì)AIS信息進(jìn)行解碼，將解碼的內(nèi)容(包含船舶靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信 息)顯示在疏浚定位軟件上。AIS的靜態(tài)信息主要包含MMSI編號(hào)、 IM0號(hào)、呼叫名稱、船名、船舶類型、參照點(diǎn)A、參照點(diǎn)B、參照點(diǎn)C、 參照點(diǎn)D、計(jì)劃到達(dá)位置、吃水深度；AIS的動(dòng)態(tài)信息主要包含航 行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向速率、對(duì)地航速、GPS東經(jīng)坐標(biāo)、GPS北緯坐標(biāo)、定位 精度、對(duì)地航向、真航向。由于耙吸挖泥船施工精度的要求，與一般 船舶AIS顯示不同的是耙吸挖泥船必須將WGS84經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為施工工 程坐標(biāo)，因此需要同步的將AIS中的WGS84經(jīng)緯度信息用施工工程坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換為施工工程坐標(biāo)信息；服務(wù)器接收到AIS基站發(fā)布的 信息后，立即向所有需要的工作站轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)所有與服務(wù)器連接的工 作站接收到信息后，將AIS信息顯示在屏幕上。
AIS在網(wǎng)絡(luò)上傳輸主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題信息量過(guò)大和信息 量非固定大小(可能10條船的信息，也可能有200條船的信息)，因 此無(wú)法采用主從的申請(qǐng)數(shù)據(jù)/反饋數(shù)據(jù)的方式。AIS的信息流量非常 大(波特率38400bps)，無(wú)限制的網(wǎng)絡(luò)傳輸可能將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞，需 要在工作站上進(jìn)行限制， 一般在船上只允許4臺(tái)工作站訪問(wèn)AIS數(shù)據(jù) 包，軟件進(jìn)行智能化判斷，對(duì)所有工作站的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)服務(wù) 器己連接了 4臺(tái)工作站后，有優(yōu)先級(jí)高的工作站訪問(wèn)時(shí)，服務(wù)器將斷 開與優(yōu)先級(jí)低的工作站間的連接，并建立與優(yōu)先級(jí)高的計(jì)算機(jī)間的連
接；同樣為減少AIS信息在網(wǎng)絡(luò)上的流量，AIS信息的解碼過(guò)程由各 個(gè)工作站上解碼模塊完成，即服務(wù)器只傳輸原始信息。
對(duì)于AIS信息非固定大小問(wèn)題，為減少各個(gè)工作站顯示及處理的 工作量，根據(jù)耙吸挖泥船小范圍施工作業(yè)的特性，系統(tǒng)按照最遠(yuǎn)涵蓋 范圍30海里，最多具備200條船的條件在計(jì)算機(jī)屏幕顯示AIS信息。 如果從AIS基站接收到超過(guò)200條船的AIS信息，則屏蔽距離本船最 遠(yuǎn)處船的AIS信息。由于船舶可能駛離本地區(qū)域，在某條船失去信息 20分鐘(可以設(shè)置)后，此船的AIS信息將被刪除。
定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)加裝雷達(dá)卡，雷達(dá)卡直接插入計(jì)算機(jī)的PCI插槽 中，通過(guò)雷達(dá)卡的驅(qū)動(dòng)軟件，雷達(dá)信號(hào)接入到計(jì)算機(jī)；由于雷達(dá)信息 為屏幕色彩點(diǎn)陣信息，其信息量非常大， 一般雷達(dá)屏幕為1280*1024 大小，每個(gè)點(diǎn)的信息為真彩色，為3個(gè)字節(jié)，其未經(jīng)過(guò)處理的信息量 約為3M字節(jié)，無(wú)疑在顯示和網(wǎng)絡(luò)傳輸上存在很大的困難。由于雷達(dá) 的信息量很大，通過(guò)矢量化處理和信息壓縮處理，能夠極大的減少網(wǎng) 絡(luò)信息傳輸量，處理完畢的雷達(dá)屏幕信息才能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡渌?計(jì)算機(jī)，其他計(jì)算機(jī)解壓并顯示在屏幕上。對(duì)雷達(dá)信息進(jìn)行矢量化處 理，將相近的顏色和相鄰的區(qū)域點(diǎn)使用區(qū)域標(biāo)志點(diǎn)記錄下來(lái)，并將信 息轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)，使雷達(dá)屏幕圖形成為矢量化圖形。此處理能夠使 信息量大大減少， 一個(gè)常用雷達(dá)屏幕上的信息能夠降低到100K字節(jié) 左右，使信息傳輸與顯示成為可能。使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，通過(guò)LZ算 法編碼壓縮方式更可以將信息壓縮到20K字節(jié)左右。
AIS的信息量是非常大的，每條船的信息接近lk字節(jié)的信息量，如果區(qū)域內(nèi)有200條船，且釆用每3秒記錄一次的方式，那么每個(gè)小 時(shí)的數(shù)據(jù)將達(dá)到240M字節(jié)的信息量，無(wú)疑采用普通的記錄方式將導(dǎo) 致信息量過(guò)于龐大，在數(shù)據(jù)回放時(shí)，讀入的文件太大。
采用軟件記錄最接近本船的10條船的信息，并將此10條船的信 息壓縮，壓縮后信息的量為約3k， 3秒鐘記錄一次數(shù)據(jù)，則每個(gè)小時(shí) 的3. 6M字節(jié)的數(shù)據(jù)，對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)文件的讀出是比較快速的。
在耙吸挖泥船施工過(guò)程中， 一般僅關(guān)注周圍的情況，在雷達(dá)掃描 范圍比較大的情況下(例如3海里)，實(shí)際上駕駛員關(guān)注的是周圍1 海里的信息，如此軟件可以設(shè)置將1海里以外的信息過(guò)濾掉，不在網(wǎng) 絡(luò)上發(fā)布，以減少信息量。
在很多情況下，雷達(dá)反射波可能會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的假信號(hào)， 一般情 況下，雷達(dá)顯示器上使用某一種顏色來(lái)顯示假信號(hào)，此時(shí)可以通過(guò)色 彩過(guò)濾的方法將此假信號(hào)消除。
由于AIS和雷達(dá)在屏幕上的信息量比較大，軟件采用一種圖形顯 示算法，在屏幕外的AIS船舶和雷達(dá)信息不顯示，雷達(dá)矢量圖在屏幕 上的面fe小于4個(gè)像素的矢量圖不顯示能夠加快屏幕顯示的速度。
按照上述方法，定位系統(tǒng)可以從網(wǎng)絡(luò)上獲得或者從計(jì)算機(jī)端口獲 得所有定位信息AIS、 DGPS、羅經(jīng)、潮位信息、耙臂姿態(tài)信息、雷 達(dá)信息，將這些信息進(jìn)行疊加處理，能同時(shí)顯示硬件系統(tǒng)提供的所有 信息，并在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。
權(quán)利要求
1、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)及雷達(dá)在耙吸挖泥船中的運(yùn)用，將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和原定位系統(tǒng)通過(guò)接口軟件合為一體，其特征是差分GPS輸出的RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP信息接入計(jì)算機(jī)，耙臂傳感器信息通過(guò)ADAM5000TCP模塊接入計(jì)算機(jī)，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息從船載收發(fā)機(jī)輸出的485/422信號(hào)轉(zhuǎn)換成232信號(hào)接入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部加裝雷達(dá)顯示處理卡，通過(guò)雷達(dá)顯示處理卡將雷達(dá)信號(hào)接入計(jì)算機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)及雷達(dá)在耙吸挖泥船中的 運(yùn)用，其特征是自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和原平面定位的信息通過(guò)TCP/IP 在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和疊加顯示。
全文摘要
自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)及雷達(dá)在耙吸挖泥船中的運(yùn)用，涉及通過(guò)將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和平面定位系統(tǒng)信息疊加，為耙吸挖泥船施工和航行提供有效的避碰措施和交通狀態(tài)信息。需要解決的問(wèn)題是提供一種在平面定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中能同時(shí)觀察船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)信息的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案將船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)，通過(guò)接口軟件合為一體，其特征是差分GPS輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為TCP/IP信息接入計(jì)算機(jī)，耙臂傳感器信息通過(guò)ADAM5000TCP模塊接入計(jì)算機(jī)，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息從船載收發(fā)機(jī)輸出的485/422信號(hào)轉(zhuǎn)換成232信號(hào)接入計(jì)算機(jī)，雷達(dá)信息通過(guò)雷達(dá)卡輸入計(jì)算機(jī)。本發(fā)明用于耙吸挖泥船。
文檔編號(hào)G01S15/00GK101339247SQ20071004329
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者呂玉棋, 戟 張, 朱小明, 王珉球, 諸葛瑋 申請(qǐng)人:中港疏浚股份有限公司