群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统技术方案

本发明专利技术公开了一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统，该系统由环境感知模块、数据中央处理模块、通讯模块、信息实时发布模块组成，环境感知模块通过无人机群组实时采集港口航道内碍航物及港口航道的视频影像等数据，结合激光雷达模块重构的航行环境三维地理信息，数据中央处理模块进行数据实时处理，获得船舶进出港口的实时距离、角度、速度、影像、航行环境参数、航行环境三维地理信息、预警信息及进出港安全建议等，通过通讯模块实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台。本发明专利技术为海空一体化的立体实时协同进出港辅助系统，适用于各类船舶进出不同规格港口，可实现辅助船舶高效的进出港口水域，适应性广、稳定性好、安全性高、可靠性强。

The auxiliary system of ship entry and exit of ships under group unmanned aerial vehicle

The invention discloses a group without the man-machine cooperation under the Hong Kong Auxiliary system, the system consists of environment perception module, central processing module, data communication module, real-time information release module, environmental perception module through the video image without navigation and port channel port channel in real-time man-machine group data, combined with the three dimensional geographic information navigation environment of laser radar data reconstruction module, central processing module for real-time data processing, get the shipping port real-time distance, angle, speed, image, navigation environment parameters, the navigation environment of three-dimensional geographic information, early warning information and port safety recommendations, through the communication module real-time transmission to the command center and port shore ship bridge. The invention is a sea and air integrated three-dimensional real-time collaborative entry and exit auxiliary system, which is suitable for all kinds of ships to enter different specifications ports, and can realize efficient ship entry and exit waters of the auxiliary ships. It has wide adaptability, good stability, high safety and strong reliability.

【技术实现步骤摘要】
群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统
本专利技术涉及船舶进出港辅助系统，尤其涉及一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统。
技术介绍
在经济全球化的带动下，世界各国间的贸易量持续上升，对货物运输也提出了更高的要求。水路运输由于具有运量大、成本低等优势，在货物运输中起到了越来越关键的作用。港口结构也发生了重大变化，以主枢纽港为核心，地区重要港口为骨干，其他中小港口适当发展的层次格局逐步形成，一批专业化大型散货码头和集装箱港口码头建成。随之，现代船舶也越来越大型化、高速化。一套高效安全的船舶进出港辅助系统对于提升港口繁忙水域交通安全、提升船舶进出港速率、增加港口营运效率、提高经济效益具有重要意义。大型船舶在进出港口及靠离泊时，会受到风速、风向、流速、流向等复杂水文气象因素的影响，导致船舶靠岸速度过快或角度过大，进而造成船舶撞击港口码头设施和装卸设备等安全事故，不仅产生巨大的经济损失，甚至还可能造成人员伤亡。为了增加大型船舶靠泊的安全性和有效性，人们投入了大量精力进行大型船舶靠泊辅助系统的研发。以前的靠泊辅助系统大都是岸基产品，但是岸基靠泊辅助系统存在一定的局限性，如声波靠泊系统易受到水面波和底部反射波的影响；雷达靠泊系统易受障碍物的影响；激光靠泊系统易受光线的散射、杂散光线的干扰等。现有专利(专利申请号：201010158186.5)辅助系统的缺陷在于：只能利用激光传感器、摄像机、GPS等完成辅助靠泊，不能结合群组无人机协同完成船舶进出港及靠离泊整个过程。本专利技术针对现有专利的缺点，提出一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统，包括：环境感知模块，包括搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，激光雷达，船载高清摄像机，岸基高清摄像机，船载AIS和船载GPS；搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，用于实时监控进出港船舶周围的航行环境，通过无人机群组协同感知船舶进出港过程中的船舶航行环境信息，实时采集港口航行环境视频影像数据；激光雷达，用于结合无人机群组及船舶船载高清摄像机采集的视频影像和船载雷达的影像对包括港口航道及设施的航行环境进行三维地理信息重构；船载高清摄像机和岸基高清摄像机，用于采集船舶进出港口的实时视频，及四架无人机组成搭载的高清摄像头可实现船舶进出港口动态可视化；船载AIS和船载GPS，用于采集船舶进出港口的静态及动态信息，如实时的船位、航速、航向等信息；数据中央处理模块，用于对环境感知模块所得数据进行实时处理，获得船舶进出港口的实时距离，角度，速度，影像，风、流、潮汐等航行环境参数，航行环境三维地理信息，并对处理信息进行统计获得预警信息及进出港安全建议；通讯模块，用于将处理信息实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台，从而辅助船舶进出港口；岸基港口指挥中心，用于根据通过无线通讯模块发过来的无人机群组、船载高清摄像机、岸基高清摄像机的高清视频、船舶AIS及GPS信息、激光雷达信息等环境感知模块获得的信息，并结合数据中央处理模块处理过的风险信息预警模块的碰撞危险信息，通过无线通讯模块,向进出港船舶发布预警信息及进出港安全建议，起到监测监控、预警管理、辅助决策及指挥调度的作用；信息发布模块，用于在船舶驾驶台的航载显示器和岸基港口指挥中心的岸基显示器上显示预警信息及进出港安全建议。按上述方案，所述环境感知模块获得的无人机群组、船载高清摄像机、岸基高清摄像机的高清视频、船舶AIS及GPS信息、激光雷达信息通过岸基协同调度的通讯模块实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台，从而辅助船舶进出港口。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术系统为海空一体化的立体实时协同进出港辅助系统，适用于各类船舶进出不同规格港口；在群组无人机视频影像、激光雷达、船舶AIS及船舶GPS等设备的辅助下，可实现实时辅助船舶高效的进出港口水域，适应性广、稳定性好、安全性高、可靠性强；同时，可实现船舶进出港口动态可视化，对于提升港口繁忙水域交通安全、提升船舶进出港速率、增加港口营运效率、提高经济效益具有重要意义。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是本专利技术实施例的群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统工作原理图；图中：1-无人机群组；2-数据中央处理模块；3-通讯卫星；4-卫星接收天线；5-岸基高清摄像机；6-岸基显示器；7-岸基港口指挥中心；8-岸基甚高频通讯设备；9-地面通讯基站；10-船载甚高频通讯设备；11-船载显示器；12-风险信息预警模块；13-船载高清摄像机；14-激光雷达。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和图2所示，本实施例的群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统，包括无人机群组1；数据中央处理模块2；通讯卫星3；卫星接收天线4；岸基高清摄像机5；岸基显示器6；岸基港口指挥中心7；岸基甚高频通讯设备8；地面通讯基站9；船载甚高频通讯设备10；船载显示器11；风险信息预警模块12；船载高清摄像机13；激光雷达14。无人机群组1由四架无人机组成，每架无人机上搭载一部高清摄像头，实时监控进出港船舶周围的航行环境，通过无人机群组协同感知船舶进出港过程中的船舶航行环境及碍航物，实时采集港口航行环境视频影像数据；激光雷达14结合无人机群组1及船舶船载高清摄像机13的视频和船载雷达的影像对港口航道及设施等航行环境进行三维地理信息重构；搭载在无人机群组上的机载高清摄像头、船载激光雷达、船载高清摄像机和岸基高清摄像机共同构成了本系统的环境感知模块；通过船载高清摄像机13、岸基高清摄像机5及四架无人机组成搭载的高清摄像头可实现船舶进出港口动态可视化。与船舶协同的风险信息预警模块12对船舶进出港航行中的碰撞危险进行预警；风险信息预警模块12为数据中央处理模块2的子模块，通过无人机群组1、船载显示器11、船载高清摄像机13和激光雷达14的感知信息处理获得预警信息，然后采用船载甚高频通讯设备10发送预警信号。数据中央处理模块2对所得数据实时处理，获得船舶进出港口的实时距离，角度，速度，影像，，风、流、潮汐等航行环境参数、航行环境三维地理信息、预警信息及进出港安全建议等。无线通讯模块将所处理信息实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台，从而辅助船舶进出港口。岸基港口指挥中心7在船舶进入或驶离港区时，通过无线通讯模块中的地面通讯基站9及卫星接收天线4及获得船舶通过通讯卫星3发过来的无人机群组1、船载高清摄像机13、岸基高清摄像机5的高清视频、船舶AIS及GPS信息、激光雷达14图像等环境感知模块获得的信息，并结合数据中央处理模块2处理过的风险信息预警模块12的碰撞危险信息，再通过无线通讯模块,向进出港船舶发布预警信息及进出港安全建议，可实现实时辅助船舶高效的进出港口，起到监测监控、预警管理、辅助决策及指挥调度的作用。信息发布模块，用于在航载显示器和岸基显示器上显示预警信息及进出港本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统，其特征在于，包括：环境感知模块，包括搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，激光雷达，船载高清摄像机，岸基高清摄像机，船载AIS和船载GPS；搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，用于实时监控进出港船舶周围的航行环境，通过无人机群组协同感知船舶进出港过程中的船舶航行环境信息，实时采集港口航行环境视频影像数据；激光雷达，用于结合无人机群组采集的视频影像及船舶船载高清摄像机采集的视频影像和船载雷达的影像对包括港口航道及设施的航行环境进行三维地理信息重构；船载高清摄像机和岸基高清摄像机，用于采集船舶进出港口的实时视频，及四架无人机组成搭载的高清摄像头可实现船舶进出港口动态可视化；船载AIS和船载GPS，用于采集船舶进出港口的静态及动态信息，包括实时的船位、航速、航向信息；数据中央处理模块，用于对环境感知模块所得数据进行实时处理，并对处理信息进行统计获得预警信息及进出港安全建议；通讯模块，用于将处理信息实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台，从而辅助船舶进出港口；岸基港口指挥中心，用于根据通过无线通讯模块发过来的无人机群组、船载高清摄像机、岸基高清摄像机的高清视频、船舶AIS及GPS信息、激光雷达信息环境感知模块获得的信息，并结合数据中央处理模块处理过的风险信息预警模块的碰撞危险信息，再通过无线通讯模块,向进出港船舶发布预警信息及进出港安全建议，起到监测监控、预警管理、辅助决策及指挥调度的作用；信息发布模块，用于在航载显示器和岸基显示器上显示预警信息及进出港安全建议。...

【技术特征摘要】
1.一种群组无人机协同下的船舶进出港辅助系统，其特征在于，包括：环境感知模块，包括搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，激光雷达，船载高清摄像机，岸基高清摄像机，船载AIS和船载GPS；搭载在无人机群组上的机载高清摄像头，用于实时监控进出港船舶周围的航行环境，通过无人机群组协同感知船舶进出港过程中的船舶航行环境信息，实时采集港口航行环境视频影像数据；激光雷达，用于结合无人机群组采集的视频影像及船舶船载高清摄像机采集的视频影像和船载雷达的影像对包括港口航道及设施的航行环境进行三维地理信息重构；船载高清摄像机和岸基高清摄像机，用于采集船舶进出港口的实时视频，及四架无人机组成搭载的高清摄像头可实现船舶进出港口动态可视化；船载AIS和船载GPS，用于采集船舶进出港口的静态及动态信息，包括实时的船位、航速、航向信息；数据中央处理模块，用于对环境感知模块所得数据进行实时处理，并对处理信息进行统计获得预警信息及进出港安全建议；通讯模块，用于将处理信息实时传递到岸基港口指挥中心和船舶驾驶台，从而辅助船舶进出港口；岸基港...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超仲，薛杰，陈志军，杨曼，张远，牛陈奎，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42