一种船舶冰区航行预警方法、装置及电子设备

本发明涉及船舶航行风险预警，具体涉及一种船舶冰区航行预警方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球气候变暖，北极区域内海冰逐渐消融，北极航道的开发利用也受到越来越多的关注。在北极航线的研究中，海冰影响下船舶的安全航行一直是人们密切关注的问题。一般在北极通航的船舶都具备一定破冰等级，不同等级船舶在针对不同种类、厚度的海冰时，有时可依靠自身航速直接破冰通过，但当海冰类型超出自身破冰等级时将会发生碰撞危险，对船舶自身造成损坏，严重时将会发生海冰围困危险，且在北极海域营救难度极大，将对船舶和人员产生巨大影响。因此，如何根据海冰状况进行实时预警对船舶是否能够安全通航至关重要。

2、现有技术中，主要通过卫星遥感数据来获取北极航线上的海冰分布信息。卫星遥感技术具有观测面积广、观测周期短、同步性强等特点，是现今海洋环境立体观测系统的重要组成部分。但面对北极航行，卫星遥感技术这种方法更适合于在规划全局航线时使用，在具体航行过程中卫星遥感技术针对复杂条件对近距离冰况进行处理时不能满足精确度要求，难以有效进行预警。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种船舶冰区航行预警方法，用以解决现有技术中存在的面对复杂条件下的冰情，难以有效进行预警的技术问题。

2、为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种船舶冰区航行预警方法，包括：

3、获取船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据，其中，所述第一冰况数据通过卫星遥感技术获取，所述第二冰况数据通过红外和雷达设备实时获取；

4、基于所述船舶数据和所述第二冰况数据确定船舶航行风险等级，所述船舶航行风险等级包括第一等级、第二等级和第三等级；

5、当所述船舶航行风险等级为第一等级时，发出正常航行预警；

6、当所述船舶航行风险等级为第二等级时，基于所述船舶数据和所述第二冰况数据发出最高限速预警；

7、当所述船舶航行风险等级为第三等级时，基于所述船舶数据、所述第一冰况数据和所述第二冰况数据发出变更路径预警。

8、在一些可能的实现方式中，获取第二冰况数据，包括：

9、实时获取红外测量数据和雷达测量数据；

10、对所述红外测量数据和雷达测量数据进行数据融合，得到融合数据；

11、基于所述融合数据对冰况进行识别，得到第二冰况数据。

12、在一些可能的实现方式中，对所述红外测量数据和雷达测量数据进行数据融合，得到融合数据，包括：

13、对所述红外测量数据和雷达测量数据进行时间校准、空间匹配和误差校正，得到融合数据。

14、在一些可能的实现方式中，基于所述船舶数据和所述第二冰况数据确定船舶航行风险等级，包括：

15、基于所述船舶数据和所述第二冰况数据计算船舶航行风险指数；

16、基于所述船舶航行风险指数和所述船舶数据确定船舶航行风险等级。

17、在一些可能的实现方式中，所述船舶数据包括船舶破冰能力等级，所述第二冰况数据包括海冰密集度和海冰厚度，所述船舶航行风险指数的计算公式为：

18、

19、式中，rio表示船舶航行风险指数，c表示目标海冰密集度，表示海冰平均密集度，v表示目标海冰风险值，v0表示无冰风险值，海冰风险值基于船舶破冰能力等级和海冰厚度确定，t表示目标海冰类型值，海冰类型值基于海冰厚度确定，其中，目标海冰表示船舶所在网格区域中占比最大的单一类型海冰。

20、在一些可能的实现方式中，所述船舶数据包括船舶破冰能力等级；

21、基于所述船舶航行风险指数和所述船舶数据确定船舶航行风险等级，包括：

22、当所述船舶航行风险指数不低于第一预设值时，所述船舶航行风险等级为第一等级；

23、当所述船舶航行风险指数低于第一预设值且不低于第二预设值，以及所述船舶破冰能力等级不低于预设等级时，所述船舶航行风险等级为第二等级；

24、当所述船舶航行风险指数低于第二预设值时，或当所述船舶航行风险指数低于第一预设值且不低于第二预设值，以及所述船舶破冰能力等级低于预设等级时，所述船舶航行风险等级为第三等级。

25、在一些可能的实现方式中，发出正常航行预警，包括：控制报警灯显示第一颜色；

26、发出最高限速预警，包括：基于所述船舶数据和所述第二冰况数据确定船舶的最高限速，显示最高限速并控制报警灯显示第二颜色；

27、发出变更路径预警，包括：基于所述船舶数据、所述第一冰况数据和所述第二冰况数据确定船舶的变更路径，显示变更路径并控制报警灯显示第三颜色。

28、在一些可能的实现方式中，所述船舶数据包括船舶的航速；

29、控制报警灯显示第二颜色，包括：

30、根据所述船舶的航速与所述最高限速的接近程度，控制报警灯显示不同深度或不同频率的第二颜色。

31、另一方面，本发明还提供了一种船舶冰区航行预警装置，包括：

32、数据获取单元，用于获取船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据，其中，所述第一冰况数据通过卫星遥感技术获取，所述第二冰况数据通过红外和雷达设备实时获取；

33、风险确定单元，用于基于所述船舶数据和所述第二冰况数据确定船舶航行风险等级，所述船舶航行风险等级包括第一等级、第二等级和第三等级；

34、预警响应单元，用于当所述船舶航行风险等级为第一等级时，发出正常航行预警，当所述船舶航行风险等级为第二等级时，基于所述船舶数据和所述第二冰况数据发出最高限速预警，当所述船舶航行风险等级为第三等级时，基于所述船舶数据、所述第一冰况数据和所述第二冰况数据发出变更路径预警。

35、另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；

36、所述存储器，用于存储程序；

37、所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述所述的船舶冰区航行预警方法的步骤。

38、采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的船舶冰区航行预警方法，首先获取船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据，其中，第一冰况数据通过卫星遥感技术获取，第二冰况数据通过红外和雷达设备实时获取，接着基于船舶数据和第二冰况数据确定船舶航行风险等级，船舶航行风险等级包括第一等级、第二等级和第三等级，当船舶航行风险等级为第一等级时，发出正常航行预警，当船舶航行风险等级为第二等级时，基于船舶数据和第二冰况数据发出最高限速预警，当船舶航行风险等级为第三等级时，基于船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据发出变更路径预警；通过将卫星遥感技术、红外摄像和雷达相结合，可对船舶近距离周围的冰况数据进行实时检测，并根据冰况数据和船舶破冰能力等级，发出最高航速预警，必要时发出路径预警，实现复杂条件下冰情的有效预警。

技术特征：

1.一种船舶冰区航行预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，获取第二冰况数据，包括：

3.根据权利要求2所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，对所述红外测量数据和雷达测量数据进行数据融合，得到融合数据，包括：

4.根据权利要求1所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，基于所述船舶数据和所述第二冰况数据确定船舶航行风险等级，包括：

5.根据权利要求4所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，所述船舶数据包括船舶破冰能力等级，所述第二冰况数据包括海冰密集度和海冰厚度，所述船舶航行风险指数的计算公式为：

6.根据权利要求4所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，所述船舶数据包括船舶破冰能力等级；

7.根据权利要求1所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，发出正常航行预警，包括：控制报警灯显示第一颜色；

8.根据权利要求7所述的船舶冰区航行预警方法，其特征在于，所述船舶数据包括船舶的航速；

9.一种船舶冰区航行预警装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

技术总结本发明提供了一种船舶冰区航行预警方法、装置及电子设备，该方法包括：获取船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据，其中，第一冰况数据通过卫星遥感技术获取，第二冰况数据通过红外和雷达设备实时获取，接着基于船舶数据和第二冰况数据确定船舶航行风险等级，船舶航行风险等级包括第一等级、第二等级和第三等级，当船舶航行风险等级为第一等级时，发出正常航行预警，当船舶航行风险等级为第二等级时，基于船舶数据和第二冰况数据发出最高限速预警，当船舶航行风险等级为第三等级时，基于船舶数据、第一冰况数据和第二冰况数据发出变更路径预警；本发明通过将卫星遥感技术、红外摄像和雷达相结合，实现了对船舶周围复杂条件进行实时检测和预警。技术研发人员：束亚清,许文扬,吴杰,周利,甘浪雄受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12