一种船舶态势感知增强方法以及系统与流程

本技术涉及船舶导航，尤其是涉及一种船舶态势感知增强方法以及系统。

背景技术：

1、随着全球航运业的发展，船舶在海上航行的安全问题愈发受到重视。在复杂多变的海上环境中，船舶面临着各种潜在的风险和挑战；在极端恶劣天气条件下，船舶的航行安全面临着更大的威胁。

2、传统的船舶导航和监控系统虽然可提供基本的航行信息和环境感知能力，但在应对极端天气和复杂航行态势时，往往显得力不从心。

3、传统的船舶导航系统主要依赖于雷达、自动识别系统(ais)等传感器来获取船舶周围的航行环境信息。在恶劣天气条件下，如大风、大雾、暴雨等，这些传感器的性能可能会受到严重影响，导致获取的航行环境信息不准确或缺失，进而影响船舶的航行安全，而且在极端天气下，船舶的航行姿态可能会发生剧烈变化，如横摇、纵摇等，这些变化可能会对船舶的结构和航行安全造成严重影响。

技术实现思路

1、为了提高船舶在极端天气航行的安全性，本技术提供一种船舶态势感知增强方法以及系统。

2、本技术提供一种船舶态势感知增强方法以及系统，采用如下的技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种船舶态势感知增强方法，包括：

4、环境数据获取，实时获取船舶航行态势数据及船舶周围的环境数据；

5、船舶航线模拟，根据船舶航行的预期行驶航线，模拟出船舶未来航行航线，结合所述船舶航行态势数据以及所述环境数据，定期展示船舶未来航行的动态模拟视频；

6、船舶周围物体检测，检测以当前船舶为中心的预设距离范围内是否存在物体，若存在，则提供风险预警和应对建议。

7、通过采用上述技术方案，根据航行态势数据模拟出未来航行航线，并以动态模拟视频形式展示，可有效增强船舶航行的可视化和预知性；通过对船舶周围物体的检测，可及时的识别潜在的风险，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。

8、可选的，所述船舶周围物体检测步骤中，包括物体识别，用于识别所述预设范围内是否存在其他船只；

9、若存在，则获取所述其他船只的航行态势数据，利用碰撞风险评估算法，结合当前船舶和其他船只的实时航行态势数据，计算当前船舶与其他船只之间的碰撞风险；

10、若碰撞风险超过预设的阈值，则触发碰撞预警，并向船员提供避免碰撞的航行建议。

11、通过采用上述技术方案，通过物体识别步骤，可判断预设范围内是否存在其他船只，并实时获取这些船只的航行态势数据。而且可迅速计算出当前船舶与其他船只之间的碰撞风险，一旦风险超过预设阈值，即触发碰撞预警，并向船员提供航行建议，从而有效避免碰撞事故的发生，可提高船舶航行的安全性和可靠性。

12、可选的，所述物体识别步骤中，包括：

13、虚实坐标转换步骤，对拍摄的视频图像中提取目标船只的虚拟三维坐标，与雷达中的实际三维坐标进行比对，获取目标船只的虚实坐标转换映射关系，得到目标船只的准确三维坐标。

14、通过采用上述技术方案，通过比对视频图像中提取的虚拟三维坐标与雷达中的实际三维坐标，建立起目标船只的虚实坐标转换映射关系，进而获得目标船只的准确三维坐标；可更精确地识别和定位周围船只，还可为船舶提供更为准确的环境感知数据，增强船舶航行的安全性和智能化水平，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。

15、可选的，所述船舶航线模拟步骤中，还包括当前航线偏离预警，将所述船舶航行态势数据与预设的航线信息进行实时比较，判断船舶是否偏离预设航线，若偏离，则发出当前航线偏离预警，并向船员提供修正建议。

16、通过采用上述技术方案，可实时将船舶航行态势数据与预设的航线信息进行比对，一旦发现船舶偏离预设航线，立即发出航线偏离预警，并向船员提供修正建议。实时的航线监测和预警功能，可帮助船员及时察觉航线偏差，迅速采取纠正措施，从而有效避免潜在的航行风险，确保船舶按照预定航线安全、准确地航行，若出现极端天气，可提高船舶在极端天气航行的安全性。

17、可选的，所述航线偏离预警步骤中，还包括未来航线偏离预警，将所述船舶航行态势数据结合所述船舶未来航行航线，判断船舶未来是否偏离预设航线，若偏离，则发出未来航线偏离预警，并向船员提供修正建议。

18、通过采用上述技术方案，可显著提升船舶航行的安全性和预见性；通过结合船舶的航行态势数据和未来航行航线，实时的预测并判断船舶未来是否将偏离预设航线。一旦发现偏离风险，系统将立即发出未来航线偏离预警，为船员提供及时的修正建议。有助于船员提前规避潜在风险，还可确保船舶按照预定航线安全、准确地航行，从而提高船舶航行的安全性和可靠性，若出现极端天气，船员可根据航线调整船朝向，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。

19、第二方面，本技术提供一种船舶态势感知增强系统，包括：

20、环境数据获取模块，用于实时获取当前船舶航行态势数据、船舶周围的环境数据以及其他船只航行姿态数据；

21、环境数据获取模块包括：

22、船舶姿态数据采集单元，用于收集并处理船舶的姿态数据；

23、船舶航线模拟单元，根据船舶航行的预期行驶航线，模拟船舶未来航行航线；

24、船舶周围物体检测单元，用于检测船舶周围预设距离范围内是否存在物体，并提供风险预警和应对建议。

25、通过采用上述技术方案，可提升船舶航行的安全性和预见性。系统实时获取船舶航行态势、环境数据及其他船只姿态，为航行提供全面信息。船舶姿态数据帮助船员了解船舶状态，航线模拟功能预测未来航线，周围物体检测则预警潜在风险并提供应对建议。可使船员可提前规避风险，确保船舶安全、准确地航行，以提高船舶航行的安全性和可靠性，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。

26、可选的，所述船舶姿态数据采集单元包括：

27、姿态采集子单元，用于实时测量船舶的横摇、纵摇和首摇等姿态信息；

28、数据处理模块，用于接收姿态采集子单元输出的原始数据，并进行数据存储。

29、通过采用上述技术方案，姿态采集子单元可实时测量船舶的横摇、纵摇和首摇等关键姿态信息，确保数据的即时性和准确性；通过采集横摇、纵摇和首摇等多种姿态信息，可反映船舶的实时运动状态，为航行安全和稳定性提供有力支持；数据处理模块可接收并存储传感器输出的原始数据，便于后续的数据分析和应用，为船舶管理、故障诊断和航行优化等提供数据支持，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。

30、可选的，所述船舶周围物体检测单元还包括：

31、物体识别子单元，用于识别预设范围内是否存在其他船只；

32、碰撞风险评估子单元；用于计算当前船舶与其他船只之间的碰撞风险。

33、通过采用上述技术方案，通过物体识别子单元，船舶可实时识别预设范围内是否存在其他船只，有助于船员及时感知周围环境，提高航行安全性；碰撞风险评估子单元可准确计算当前船舶与其他船只之间的碰撞风险，为船员提供决策支持，避免潜在碰撞事故；通过结合物体识别和碰撞风险评估的结果，船舶可及时发出预警信号，并辅助船员制定合适的航行策略，有效减少航行风险。

34、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

35、1.根据航行态势数据模拟出未来航行航线，并以动态模拟视频形式展示，可有效增强船舶航行的可视化和预知性；通过对船舶周围物体的检测，可及时的识别潜在的风险，进而提高船舶在极端天气航行的安全性；

36、2.通过物体识别步骤，可判断预设范围内是否存在其他船只，并实时获取这些船只的航行态势数据。而且可迅速计算出当前船舶与其他船只之间的碰撞风险，一旦风险超过预设阈值，即触发碰撞预警，并向船员提供航行建议，从而有效避免碰撞事故的发生，可提高船舶航行的安全性和可靠性；

37、3.通过比对视频图像中提取的虚拟三维坐标与雷达中的实际三维坐标，建立起目标船只的虚实坐标转换映射关系，进而获得目标船只的准确三维坐标；可更精确地识别和定位周围船只，还可为船舶提供更为准确的环境感知数据，增强船舶航行的安全性和智能化水平，进而提高船舶在极端天气航行的安全性。