[发明专利]一种面向船舶智能航行的全息航行场景图系统和构建方法

权利要求书

1.一种面向船舶智能航行的全息航行场景图系统，其特征在于：系统的模型从底层到顶层依次包括物标层、信息层、要素层、对象层、场景层和决策层；系统的硬件包括数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和数据服务模块；

数据采集模块包括航道感知系统，用于通过泛在感知在线实时监测航行场景，采集航行场景的要素，构建组成物标层、信息层、要素层的信息；

数据处理模块用于通过统一时空参考、分类并提取要素、建立对象、构成对象行为和场景、形成场景决策知识、多维动态表达场景来处理收到的数据；数据处理模块包括授时模块，用于统一各个设备的时间基准；

数据存储模块包括数据库系统，用于快速处理与发布航行场景的大数据；

数据服务模块采用基于K8S的全息航行场景图的微服务系统，用于管理全息航行场景图基础数据、可视化呈现航行场景数据、检索航道要素信息、动态推送内河航道交通数据；数据服务模块包括航道综合管理系统、通航安全预警系统、主机网络与信息安全系统；航道综合管理系统用于集成各类航道运行状态信息；通航安全预警系统用于保证船舶航行作业安全。

2.根据权利要求1所述的一种面向船舶智能航行的全息航行场景图系统，其特征在于：

航道感知系统包括倾斜摄影、高清视频或红外摄像头及其附属设备、激光雷达、毫米波雷达、水位观测仪、流向观测仪、流速观测仪、水下多波束测深系统、气象观测仪、能见度仪和船舶AIS设备。

3.根据权利要求1所述的一种面向船舶智能航行的全息航行场景图系统，其特征在于：

航行场景的要素包括时间、空间、对象、事物、现象和事件，在航行场景中用于反映水上交通对象与水上交通事件的空间分异、演化过程和相互作用关系；要素分为静态要素和动态要素；

静态要素包括航道要素、岸基环境要素和通航设施要素；航道要素中的水下三维地形和水深数据通过水下多波束测深系统获取；岸基环境要素中的包括岸线、桥梁、岸上显著物标的岸基环境实景数据通过摄像头采集；通航设施要素中的包括泊位、锚地分布及其尺度通过电子航道图和数据库集成获取；

动态要素包括交通要素、气象要素和水文要素；交通要素包括区域交通密度、船舶位置、航向和航速数据，通过AIS或千寻、摄像头、激光雷达、毫米波雷达采集；有AIS的船舶采用AIS获取其状态信息；无AIS的船舶及其他动态物标通过岸基传感设备上的激光雷达和毫米波雷达进行探测，并将生成的三维点云数据经处理后叠加到电子江图上实现动态物标的更新；气象要素包括温度、湿度、风向、风速、气压、降水量和能见度，通过气象观测仪和能见度仪采集；水文要素包括航道水位、流向和流速，分别通过水位观测仪、流向观测仪和流速观测仪采集；

物标层包括要素的特征物标和空间物标，包括物标的点、线、面；信息层包括要素的静态属性数据和动态属性数据；要素层包括当前场景中要素的类型、属性和分布。