[发明专利]基于日盲紫外光信号的引航靠泊系统

说明书

技术领域

本发明涉及船舶引航靠泊的技术，具体的说，涉及一种基于日盲紫外光信号的引航靠泊系统。 

背景技术

日盲紫外波段是指紫外UVC波段中波长范围为190—290nm的部分。太阳发出的日盲紫外波段光点在穿越地球大气层的过程中受到臭氧层的强烈吸收，完全无法到达地面，因此日常情况下在地球表面附近完全没有日盲紫外波段的光信号。日盲紫外波段的探测器有很高的增益，又不受太阳光背景的影响，因此相比较可见光或红外光波段而言，日盲紫外探测器可以探测到更远更微弱的信号。同时日盲紫外波段的图像较为简单，完全没有环境背景，所拍摄到的图像几乎都为特定信号，这样大大降低了后续图像处理的工作量。 

日盲紫外波段有着很好的破雾能力，这已经在相关文献里得到了证实。我们经过实测也证实了日盲紫外探测技术可以实现能见度为100多米的雾天下定位600米外的日盲紫外光源。这是日盲紫外特性用于船舶破雾引航靠泊的基础。 

在水运领域，雾天严重影响着水运航道的通畅。不同港口和航道的水文条件有所差别，但是通常能见度小于1海里时船舶要减缓航行；能见度小于1000m时大型船舶应当停止航行，因此雾天不仅影响着船舶航行的安全，也严重影响着水运航道和港口物流的通畅（见《上海港长江口水域交通管理规则》第十条）。雾天下由于能见度较低，常常发生诸如大型船舶撞毁桥墩等严重事故，同时船舶过坝时也受到雾天的影响，雾天时船舶必须停止过坝。 

目前国内外常见的水运导航技术主要有ARPA、GPS、AIS、EDIS、雷达等。但对于水路运输而言，恶劣天气的影响是巨大的。如在雾天，ARPA雷达引航的准确性大大下降，特别是在船舶靠泊的过程中，由于雷达系统架设在船舶上的较高位置，在工作时只能探测较远处的情况而无法探测到和船舶距离越来越近的港口处的情况，因而无法进行引航和靠泊。 这就意味着一旦出现大雾等恶劣天气，船舶引航员肉眼无法观察前进路线情况时，港口只能采取封航的措施。 

长期以来引航员一直采用目视这种最直观的定位手段，通过观察岸标、浮筒等来判断船舶是否航行在航道中，但是目视瞭望往往受能见度和灯标亮度等条件影响，引航受到很大限制。引航员迫切需要更具有直观、便捷、适应引航要求的装备。因此，若能在船舶引航靠泊的过程中很好的应用日盲紫外光的“日盲”特性和破雾特性，将很好的解决上述问题，填补现有技术所存在的空缺。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是将日盲紫外波段光出色的破雾性能与水运领域相结合，提供基于日盲紫外光信号的引航靠泊系统，解决雾天下水运引航靠泊的安全问题，实现船舶的安全航行与靠泊。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于日盲紫外光信号的引航靠泊系统，包括日盲紫外光源系统、引航仪和显示系统；所述日盲紫外光源系统包括若干日盲紫外光源；其特征是，所述引航仪由三轴电子罗盘、光学成像模块和信息处理终端组成；所述三轴电子罗盘与光学成像模块相连，获取所述光学成像模块在转动时的各角度信息，并将角度信息传送给信息处理终端； 

所述光学成像模块由分光镜、可见光或红外光成像通道和日盲紫外光成像通道组成；所述分光镜将入射光线按一定比例或波长分成两束，使其分别进入所述可见光或红外光成像通道和日盲紫外成像通道，所述可见光或红外光成像通道接收可见光信号或红外光信号，输出可见光或红外光视频数字信号，所述日盲紫外光成像通道接收日盲紫外光信号，输出日盲紫外光视频数字信号，所述信息处理终端用于根据两路视频的数字信号，计算船舶的航行姿态数据和输出合成信息至所述显示系统。 

作为本发明的进一步改进，所述引航仪中还设有视频采集模块；所述可见光或红外光 成像通道接收可见光信号或红外光信号，输出可见光或红外光视频模拟信号至视频采集模块，所述日盲紫外光成像通道接收日盲紫外光信号，输出日盲紫外光视频模拟信号至视频采集模块，所述视频采集模块采集上述两路通道的模拟视频信息，并将其转换成数字信号的视频，传送给所述信息处理终端。 

所述合成信息可以是可见光和日盲紫外光合成视频、船舶的航行姿态数据及辅助设备信息合成显示，也可以是将日盲紫外视频数字信号、可见光视频数字信号、计算所得航行姿态数据和水运电子海图或三维电子海图相结合，通过虚拟现实技术得到的仿真实景图。 

作为本发明的进一步改进，所述红外光成像通道为短波红外成像通道，其可以为日盲紫外图像提供更清晰的背景参考信息。 

作为本发明的进一步改进,所述的短波红外成像通道为InGaAs材料的面阵探测器或附着近红外滤光片的CCD/CMOS器件。