一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、获取目标船运动参数、本船运动参数；步骤2、根据导航目的选择对应的航海运动计算模型设置导航目的参数；步骤3、实时计算本船航海运动指令参数；步骤4、基于电子海图信息叠加本船和目标船航行态势信息；步骤5、根据本船的运动参数、操作性以及电子海图信息计算本船航海运动指令参数合理性；步骤6、根据计算得出的本船航海运动指令参数的合理性，调整导航目的参数，再重新进行计算，直至合理。本发明专利技术以电子海图信息为基础，根据本船和目标的实时运动参数，应用航海运动计算模型，能快速、方便、直观、实时地进行航海运动标绘计算，并给出辅助决策方案。

A Computing Method of Navigation Motion Mapping Based on Electronic Chart

The invention relates to a method for calculating navigation motion plotting based on electronic nautical charts, which has the following technical characteristics: step 1, acquisition of target ship motion parameters and ship motion parameters; step 2, selection of corresponding navigation motion calculation model to set navigation objective parameters according to navigation purpose; step 3, real-time calculation The navigation motion command parameters of the vessel; Step 4, superimposing the navigation situation information of the vessel and the target vessel based on the electronic chart information; Step 5, calculating the rationality of the navigation motion command parameters of the vessel according to its motion parameters, operability and electronic chart information; Step 6, calculating the navigation motion command parameters of the vessel based on the calculation. Rationality, adjust navigation target parameters, and then recalculate until reasonable. Based on the information of electronic chart, according to the real-time motion parameters of the ship and the target, the navigation motion calculation model is applied to carry out the navigation motion plotting calculation quickly, conveniently, intuitively and real-time, and an auxiliary decision-making scheme is given.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法
本专利技术属于航海导航
，涉及航海运动标绘计算方法，尤其是一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法。
技术介绍
目前，在船舶航海过程中，由于一些任务需要，需要对本船进行航海运动，而到达特定地点，传统方法为航海人员在纸质海图上根据模型知识，手动计算运动方案，这样不仅费时费力，而且属于静态计算，实时性不高，并且容易出现人为计算错误。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种设计合理且能够快速直观实时计算航海运动标绘的基于电子海图的航海运动标绘计算方法。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，包括以下步骤：步骤1、获取目标船运动参数、本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；步骤2、根据导航目的选择对应的航海运动计算模型，设置导航目的参数；步骤3、根据航海运动计算模型、导航目的参数、目标船和本船运动参数，实时计算本船航海运动指令参数；步骤4、基于电子海图信息叠加本船和目标船航行态势信息，实时标绘本船和目标航行态势图、本船航海运动指令参数下的本船/目标航行态势图；步骤5、根据本船的运动参数、操作性以及电子海图信息计算本船航海运动指令参数合理性；步骤6、根据计算得出的本船航海运动指令参数的合理性，调整导航目的参数，再重新进行计算，直至合理。而且，所述步骤1的具体步骤包括：(1)实时采集雷达传感器设备、AIS设备、模拟目标和融合目标数据，获得航向、航速、方位、距离和时间的目标运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；(2)实时采集传感器(GPS、计程仪、风速风向仪)获得包括经纬度、航速、航向、风速风向和时间的本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘。而且，所述步骤2的导航目的为接近目标、远离目标、规避目标、预测位置等导航需求；所述步骤2的计算模型包括目标运动参数计算模型、固定时刻到达固定位置计算模型、固定速度到达固定位置计算模型、固定速度接近目标计算模型、固定速度远离目标计算模型、位置预测计算模型和固定速度规避目标计算模型；所述步骤2的设置导航目的参数的具体方法为：运动参数计算无需手动输入参数；固定时刻到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位时刻、航海运动准备时间；固定速度到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位航速、航海运动准备时间；固定速度接近目标计算模型需要输入接近距离、接近航速、航海运动准备时间；固定速度远离目标计算模型需要输入扩大距离、扩大航速、限制距离、航海运动准备时间；位置预测需要输入预测时刻、目标航速、目标航向、航海运动准备时间；定速规避需要输入参数规避距离、规避航速、航海运动准备时间。而且，所述步骤3中输出的计算的运动指令参数数据为：运动参数计算模型输出的解算数据为目标经纬度；固定时刻到达固定位置计算模型输出的解算数据为运动航向、运动航速、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；固定速度到达固定位置计算模型输出的解算数据为运动航向、到达位置时刻、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；固定速度接近目标计算模型输出的解算数据为接近航向、接近时刻、目标方位、目标舷角、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；固定速度远离目标计算模型输出解算数据为扩大航向、扩大时刻、目标方位、目标舷角、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；位置预测计算模型输出的解算数据为目标距离方位、目标舷角、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；固定速度规避目标计算模型输出的解算数据为规避范围1和规避范围2。而且，所述步骤4中基于电子海图信息叠加实时标绘态势信息，包括本船与目标船的实时态势图、本船/目标在航海运动指令参数下的态势图、根据指令参数到达目的后的态势图。而且，所述步骤5中根据本船的航向、航速、海图信息以及船型本身的特性与计算出指令参数进行比较计算，根据经验参考，得出指令参数的合理性。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术以电子海图信息为基础，根据本船和目标的实时运动参数，运动计算模型，能快速、方便、直观、实时地计算航海运动标绘，并给出辅助决策方案，以态势图形叠加海图信息直观展示。本专利技术解决了传统方法手动根据模型计算，工作量大，易出错，并且实时性不高，在紧急关头不能快速决策的缺点，通过标绘的图形信息与电子海图信息叠加，能够更加直观展示模型计算结果，方便快速决策。附图说明图1是本专利技术的航海运动标绘计算工作流程图；图2是本专利技术的航海运动标绘计算模型组成图；图3是本专利技术的固定速度接近态势与结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：步骤1、获取目标船运动参数、本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；所述步骤1的具体步骤包括：(1)实时采集雷达传感器设备、AIS设备、模拟目标和融合目标数据，获得航向、航速、方位、距离和时间的目标运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；(2)实时采集传感器(GPS、计程仪、风速风向仪)获得包括经纬度、航速、航向、风速风向和时间的本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘。在本实施例中，本船数据包括本船的经纬度、航速、航向、风速风向、时间，目标数据包括航向、航速、方位、距离、风速风向、时间。本船的参数为实时从传感获得，此实施例中瞬时本船航向为102.4，航速为19.43Kn，纬度为38°57.266′N，经度为117°53.426′E，风速2m/s，风向为100°，时刻为11:04。目标数据来自于雷达传感器设备、AIS设备、模拟目标、融合目标。在本实施例中目标数据来自融合目标，通过鼠标点击图上的融合目标，实时获取了目标参数，具体的方位距离(瞬时方位为0°，距离1.2NM，航向45°，航速20Kn)等数据参数会实时计算。所述步骤2的计算模型包括目标运动参数计算模型、固定时刻到达固定位置计算模型、固定速度到达固定位置计算模型、固定速度接近目标计算模型、固定速度远离目标计算模型、位置预测计算模型和固定速度规避目标计算模型。所述步骤2的导航目的为接近目标、远离目标、规避目标、预测位置等导航需求；所述步骤2的导航目的参数设置：运动参数计算无需手动输入参数；固定时刻到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位时刻、航海运动准备时间；固定速度到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位航速、航海运动准备时间；固定速度接近目标计算模型需要输入接近距离、接近航速、航海运动准备时间；固定速度远离目标计算模型需要输入扩大距离、扩大航速、限制距离、航海运动准备时间；位置预测需要输入预测时刻、目标航速、目标航向、航海运动准备时间；定速规避需要输入参数规避距离、规避航速、航海运动准备时间。本实施根据接近目标的导航目的需求，选择固定速度接近目标计算(定速占位)模型，输入选择目标方位角度值20°，最终距离为5NM，航速为20Kn，准备时间0。所述步骤3中输出的计算的运动指令参数数据为：运动参数计算模型输出的解算数据为目标经纬度；固定时刻到达固定位置计算模型输出的解算数据为运动航向、运动航速、航行时间、最近距离、近距时刻、到达近距剩余时间；固定速度到达固定位置计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取目标船运动参数、本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；步骤2、根据导航目的选择对应的航海运动计算模型，设置导航目的参数；步骤3、根据航海运动计算模型、导航目的参数、目标船和本船运动参数，实时计算本船航海运动指令参数；步骤4、基于电子海图信息叠加本船和目标船航行态势信息；步骤5、根据本船的运动参数、操作性以及电子海图信息计算本船航海运动指令参数合理性；步骤6、根据计算得出的本船航海运动指令参数的合理性，调整导航目的参数，再重新进行计算，直至合理。

【技术特征摘要】
1.一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、获取目标船运动参数、本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；步骤2、根据导航目的选择对应的航海运动计算模型，设置导航目的参数；步骤3、根据航海运动计算模型、导航目的参数、目标船和本船运动参数，实时计算本船航海运动指令参数；步骤4、基于电子海图信息叠加本船和目标船航行态势信息；步骤5、根据本船的运动参数、操作性以及电子海图信息计算本船航海运动指令参数合理性；步骤6、根据计算得出的本船航海运动指令参数的合理性，调整导航目的参数，再重新进行计算，直至合理。2.根据权利要求1所述的一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：(1)实时采集雷达传感器设备、AIS设备、模拟目标和融合目标数据，获得航向、航速、方位、距离和时间的目标运动参数，并与电子海图信息叠加标绘；(2)实时采集传感器获得包括经纬度、航速、航向、风速风向和时间的本船运动参数，并与电子海图信息叠加标绘。3.根据权利要求1所述的一种基于电子海图的航海运动标绘计算方法，其特征在于：所述步骤2的导航目的为接近目标、远离目标、规避目标、预测位置的导航需求；所述步骤2的航海运动计算模型包括目标运动参数计算模型、固定时刻到达固定位置计算模型、固定速度到达固定位置计算模型、固定速度接近目标计算模型、固定速度远离目标计算模型、位置预测计算模型和固定速度规避目标计算模型；所述步骤2的设置导航目的参数的具体方法为：运动参数计算无需手动输入参数；固定时刻到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位时刻、航海运动准备时间；固定速度到达固定位置计算模型需要输入方位或者舷角、目标距离、占位航速、航海运动准备时间；固定速度接近目标计算模型需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：董金发，张晶晶，赵燕，冯金生，宋晔，刘乃道，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12