[发明专利]内河航道船舶立体沉浸式导航系统、方法及电子设备

说明书

本发明提供了一种内河航道船舶立体沉浸式导航系统、方法及电子设备，涉及船舶数字化显示技术领域，该系统在船舶导航及行驶过程中可通过使用需求进行实景显示或剖面显示，在实景显示过程中可利用三维实景画面来对船舶位置进行实时显示，也可利用立体剖面画面来对船舶的虚拟位置进行全方位显示，从而在三维平面航道图上实现了船舶定位导航过程的显示，降低了船舶搁浅的风险。

技术领域

本发明涉及船舶数字化显示技术领域，尤其是涉及一种内河航道船舶立体沉浸式导航系统、方法及电子设备。

背景技术

在对内河航道的建设过程中，为达到通航水深标准，一般是通过在河流基床上开挖一定宽度深槽的方式来形成航槽。实际场景中，为了节省开挖的工程量，航槽的宽度是有限的。正常情况下船舶在航槽中行驶时，航槽是能够满足船舶吃水深度的要求。但是，船舶一旦偏离航道的中心线，并驶出航槽范围，就会发生搁浅。为防止船舶搁浅，通常会在航道中设置航标来标识安全航行的范围。

实际场景中，船舶在山区自然河流等内河航道航行时，由于河面较宽，而可航行的航槽较窄，加之航标相互之间有一定距离，经常会发生找不到航槽或驶出航槽范围的情况，进而造成船舶搁浅。现有船舶导航系统只考虑了船舶在二维平面航道图上的定位和导航，缺少在三维平面航道图上实现船舶的定位导航功能，导致现有内河航道的船舶在导航过程中依旧存在着搁浅风险较高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内河航道船舶立体沉浸式导航系统、方法及电子设备，该系统在船舶导航及行驶过程中可通过使用需求进行实景显示或剖面显示，在实景显示过程中可利用三维实景画面来对船舶位置进行实时显示，也可利用立体剖面画面来对船舶的虚拟位置进行全方位显示，从而在三维平面航道图上实现了船舶定位导航过程的显示，降低了船舶搁浅的风险。

第一方面，本发明实施方式提供了一种内河航道船舶立体沉浸式导航系统，该系统包括：船舶数据获取单元、定位单元、导航单元、切换单元和显示单元；其中，船舶数据获取单元、定位单元、切换单元和显示单元分别与导航单元相连接；

船舶数据获取单元，用于实时获取船舶的姿态数据；姿态数据至少包含艏向角数据和航速数据；

定位单元，用于实时获取船舶的定位数据、船舶与其它船舶之间的位置数据、内河航道的地图数据；

导航单元，用于利用船舶的姿态数据、船舶的定位数据、船舶与其它船舶之间的位置数据以及地图数据，确定船舶在内河航道的航槽内的导航路线；

切换单元，用于根据用户选择的显示模式对导航路线的显示状态进行切换；其中，显示模式至少包括：实景显示和剖面显示；

显示单元，用于在显示模式下对船舶的水上状态和水下状态进行显示，并显示船舶的导航路线。

在一种实施方式中，显示模式为实景显示时，显示单元中显示的信息包括：

内河航道的水面上以航道中心为参照位置的实景数据、船舶的吃水数据、船舶的姿态数据以及船舶在实景数据中的位置数据。

在一种实施方式中，显示单元包括：水上实景显示单元和水下地形显示单元；

其中，水上实景显示单元，用于利用船舶的实景数据和姿态数据生成并显示船舶的水上虚拟模型；

水下地形显示单元，用于利用船舶的吃水数据和船舶在实景数据中的位置数据生成并显示船舶的水下虚拟模型。

在一种实施方式中，水上实景显示单元包括：水上实景生成单元和船舶水上姿态显示单元；其中，水上实景生成单元，用于利用具有定位功能的图像采集设备沿航道中心线对水面上的实景数据进行采集，生成水上实景虚拟模型；船舶水上姿态显示单元，用于利用船舶的姿态数据生成船舶的水上虚拟模型；