[发明专利]海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统及方法

说明书

本发明提供一种海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统，包括设置在拖带船舶上的拖缆传感器、毫米波雷达、处理器和存储器；存储器中存有计算机程序供所述的处理器调用，建立长速度运动模型、常加速度运动模型和转弯运动模型，利用交互式多模型算法进行拖拽体的跟踪，得到有效的拖拽体信息；根据拖拽体的形状进行数据拟合，得到拖拽体的形状及方位，结合拖带船舶自带的信息以及拖缆的长度及相对方位，得到拖带船舶、拖缆和拖拽体的整体位姿信息，选取虚拟警戒标发送给过往船舶。本发明将拖带系统的位置和动态以虚拟警戒标的形式显示在过往船只的电子海图上，使拖带系统在能见度不良等条件下更容易被他船识别。

技术领域

本发明属于智能航海技术领域，具体涉及一种海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统及方法。

背景技术

随着海上运输、海洋开发等活动的增加，海上拖带作业的需求日益增多，包括平台拖带、海上救助、拖带运输等。海上拖带是一项难度大，程序复杂，技术要求高的海上作业。当受到大风、涌浪等外界扰动影响时，拖带船舶和目标拖拽体在预定的航线上发生偏荡，会使拖缆受力突然增加，造成断缆而引发事故。为有效缓冲拖带过程中拖缆受力的急剧变化，常放出足够长度的拖缆(达800-1000米)。过往船只若不能识别拖拽体，极易从拖带船舶与拖拽体之间穿过，发生碰撞事故。目前对海上拖带系统识别还较为困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统及方法，可以方便地将拖带系统的位置和动态以虚拟警戒标的形式显示在过往船只的电子海图上，使拖带系统在能见度不良等条件下更容易被他船识别。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统，其特征在于：它包括设置在拖带船舶上的拖缆传感器、毫米波雷达、处理器和存储器，拖带船舶后通过拖缆连接有拖拽体；其中，

拖缆传感器用于获取拖缆的长度及相对方位；毫米波雷达用于获取拖拽体的位姿信息；

存储器中存有计算机程序供所述的处理器调用，用于执行以下步骤：

数据预处理：对毫米波雷达获取的拖拽体的位姿信息进行筛选，保留有效数据；

目标跟踪：建立长速度运动模型、常加速度运动模型和转弯运动模型，利用交互式多模型算法进行拖拽体的跟踪，得到有效的拖拽体信息；

位姿解算：对有效的拖拽体信息，根据拖拽体的形状进行数据拟合，得到拖拽体的形状及方位，结合拖带船舶自带的GPS信息和数字罗经信息、以及拖缆传感器获取的拖缆的长度及相对方位，得到拖带船舶、拖缆和拖拽体的整体位姿信息，从整体位姿信息中选取若干数据点作为虚拟警戒标；

信息发送：通过拖带船舶自带的AIS系统发送虚拟警戒标的信息给过往船舶。

按上述方案，所述的若干数据点按以下方式选取：拖拽船舶尾翼处1个，拖拽体2-3个，拖缆2-4个。

按上述方案，所述的目标跟踪具体为：首先，建立长速度运动模型、常加速度运动模型和转弯运动模型，用于仿真真正的运动模型；然后，根据数据预处理后的有效数据，对拖拽体的预测状态进行校正，对系统状态进行最优估计；模型概率混合器计算3种模型所占概率与比重；状态估计混合器输出混合后目标运动状态，即为有效的拖拽体信息。

利用所述的海上拖带系统AIS虚拟警戒标标示系统实现的标示方法，其特征在于：它包括以下步骤：

利用毫米波雷达获取拖拽体的位姿信息，对获取的信息进行筛选，保留有效数据；

利用交互式多模型算法进行拖拽体的跟踪，其中滤波器选用经典的卡尔曼滤波器，交互模型选用常速度运动模型、常加速度运动模型和转弯运动模型三种模型；