[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在审

专利信息
申请号: 202210597090.1 申请日: 2022-05-30
公开(公告)号: CN115017246A 公开(公告)日: 2022-09-06
发明(设计)人: 文元桥;程小东;黄亮;黄亚敏;朱曼;周春辉;张帆 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: G06F16/29 分类号: G06F16/29;G06F16/22;G06F16/25;G06K9/62;G01C21/00
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 王丹
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 面向 船舶 智能 航行 全息 场景 系统 构建 方法
【说明书】:

发明提供了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,针对当前电子航道图数据更新慢,无法表达各种水上交通要素的深度关联,难以满足智能航行的信息服务需求等问题,通过泛在感知手段实时或近似实时获取航行场景的全要素信息,在地理空间上获取与航行有关的气象水文信息、交通信息等,并通过语义位置关联场景要素信息,实现了面向船舶航行任务自适应提供多维动态服务的功能。本发明根据船舶的应用需求,以对象位置为纽带集成和关联与船舶行为和活动相关的通航环境、水上交通对象的泛在信息,并将泛在信息关联到多维动态场景中进行汇聚、分析、传递、表达和应用,满足了智能航行的信息服务需求。

技术领域

本发明属于全息航行场景技术领域,具体涉及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。

背景技术

传统地图学采用多层地理数据组合的方式,基于拓扑关系或者空间实体数据模型进行地理空间的组织与存储,以科学的符号系统和地理语言来表达各个地理要素的空间结构与关系。随着信息化和大数据时代的到来,传统地图学的建模要素、信息计算与表达形式难以满足未来地学的表达和分析需求。各类信息彼此独立形成“数据孤岛”,缺乏一种可高效利用泛在信息的载体,对多源异构的时空数据进行整合、关联与管理,并根据不同的场景需求采取合理的方式来表达。地图作为地图学的一类典型产品,已成为人们日常生活中不可或缺的出行工具,其主要用户是人类。另一方面,面向自动驾驶汽车、服务机器人等对象的机器地图也正成为当前的研究热点,向着高精度化、智能化方向发展。

在航海领域,目前电子海图或航道图主要服务于驾引人员,为船舶定位、路径规划提供水深、障碍物等丰富的地理信息。人类依靠自身的认知智能,即可清晰地了解航行所需的各类静态与动态信息。国内外学者对于电子海图的应用开展了大量的研究。Tsou M C提出一种可基于电子海图显示与信息系统(electronic chart display and informationsystem,ECDIS)进行船舶的避碰路线规划的方法,该方法可同时避免多船避碰和避障。不同于以往的结合纸质版海图和潮汐表以获取水深的方式,杜佳芸提出采用FVCOM(FiniteVolume Coast and Ocean Model)潮汐数值模式和余水位(Residual water level)相结合的方法,实现高精度的水深解算服务。张尚弘等开发了基于三维虚拟现实与网络数据库技术的数字航道系统平台,如图1所示,平台采用基于共享内存模式(OpenMP)的二维水动力学模型、基于纹理的流场可视化软件,提升了水流计算效率与显示精度。潘明阳等结合NASA的开源虚拟地球World Wind和电子航道图技术,开展了空间信息融合的多维数字航道模型与Web多维数字航道监控平台研究,提升了船舶、航标和水位等要素实时监控与管理能力。

对于船舶智能航行,全息航行场景图的作用主要体现在以下几个方面:

(1)作为智能船舶的长周期记忆,为船舶智能航行提供先验信息。与船载传感器相比,全息航行场景图不受天气环境、障碍物、作用距离等限制,为智能船舶提供安全冗余。同时场景图可以为船舶加减速、压载等决策提供先验信息。

(2)汇聚船舶航行任务相关的所有信息,完备地描述航行场景中的各类要素,是实现航行场景机器认知的重要途径。场景图不仅包括交通对象的空间位置和几何信息,还有对象本身的属性、对象相互之间的关系等语义信息。

(3)相对于传统的电子海图,全息航行场景图可以满足智能航行决策所需的信息实时性、丰富度、精度和安全性需求,面向航行任务,为用户(人或机器)提供自适应、定制化的个性服务,是船岸协同环境下智能航行的重要载体。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:提供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,用于面向船舶航行任务自适应提供多维动态服务。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:

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