基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，包含：桥区水域船舶动态监测模块，用于实时监测采集船舶运动轨迹预测所需的各类信息；船舶运动轨迹预测模块，与桥区水域船舶动态监测模块通信连接，其接收桥区水域船舶动态监测模块采集的船舶运动轨迹预测所需的各类信息进行船舶运动轨迹预测；气囊预警触发模块，与船舶运动轨迹预测模块通信连接，水上建筑物周围设置有若干个防撞件，防撞件包含有防撞气囊，气囊预警触发模块根据所述船舶运动轨迹预测模块的数据控制防撞气囊的启动。其优点是：该装置通过预测船舶的运动轨迹，从而预判哪些防撞气囊处于预警状态，降低了因防撞气囊预警时间不足而无法充分打开的风险。

【技术实现步骤摘要】
基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置
本专利技术涉及桥墩以及岸线防撞等领域，具体涉及一种专门为船舶碰撞设计的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊预警触发装置。
技术介绍
近年来，随着海上交通行业的不断发展，以及内河运输需求的上涨，内河船桥墩避碰防撞问题的热度也逐步上升，内河桥墩碰撞的风险也在逐步增加。造成桥梁受损坍塌、航道受阻、人民生命财产受威胁、环境污染等重大损失，因此，专利技术一种有效的防止船舶碰撞桥墩并在防撞桩上建立保护设备显得格外重要。安全气囊的防撞技术最早要追溯到1953年8月由赫特里克提出，最早是为了汽车的安全驾驶，并获得了美国“汽车缓冲安全装置”专利。1980年美国阳光大桥被撞塌事件，引起了国际工程界的高度重视。1991年，IABSE在列宁格勒召开了年会，接受了由拉森执笔撰写的“ShipCollisionwithBridges”(《交通船只与桥梁结构的相互影响》(综述与指南))一文，并于1993年正式发表。1998年，国际桥梁界在丹麦哥本哈根再次召开会议，全面讨论了船撞桥问题，指出它是个多学科的问题，涉及水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，包含：/n桥区水域船舶动态监测模块，用于实时监测采集船舶运动轨迹预测所需的各类信息；/n船舶运动轨迹预测模块，与所述桥区水域船舶动态监测模块通信连接，所述船舶运动轨迹预测模块接收所述桥区水域船舶动态监测模块采集的船舶运动轨迹预测所需的各类信息进行船舶运动轨迹预测；/n气囊预警触发模块，与所述船舶运动轨迹预测模块通信连接，水上建筑物周围设置有若干个防撞件，所述防撞件初始位于水面之下，所述防撞件包含有防撞气囊，所述气囊预警触发模块根据所述船舶运动轨迹预测模块的数据控制防撞气囊的启动，所述防撞气囊启动后带动所述防撞件升至水面之上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，包含：
桥区水域船舶动态监测模块，用于实时监测采集船舶运动轨迹预测所需的各类信息；
船舶运动轨迹预测模块，与所述桥区水域船舶动态监测模块通信连接，所述船舶运动轨迹预测模块接收所述桥区水域船舶动态监测模块采集的船舶运动轨迹预测所需的各类信息进行船舶运动轨迹预测；
气囊预警触发模块，与所述船舶运动轨迹预测模块通信连接，水上建筑物周围设置有若干个防撞件，所述防撞件初始位于水面之下，所述防撞件包含有防撞气囊，所述气囊预警触发模块根据所述船舶运动轨迹预测模块的数据控制防撞气囊的启动，所述防撞气囊启动后带动所述防撞件升至水面之上。


2.如权利要求1所述的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，所述桥区水域船舶动态监测模块包含：
航海雷达，用于提供船舶的位置坐标；
AIS信息系统，用于收集船舶航行的静态信息和动态信息；
电子海图显示与信息系统，与所述航海雷达和所述AIS信息系统连接，所述电子海图显示与信息系统基于所述航海雷达和所述AIS信息系统的数据提供可视化信息。


3.如权利要求2所述的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，
所述AIS信息系统收集的静态信息包含：船舶识别号、船舶呼号与船名、船长与船宽、船舶类型、天线在船上的定位位置、船舶吃水信息、船载危险货物类型、船舶航行目的地和预计到达时间、船舶航行可选择的航路图；
和/或，所述AIS信息系统收集的动态信息包含：船舶位置信息、实时的世界时间、对地航向、对地航速、船艏向、航行状态、回旋速度。


4.如权利要求1所述的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，所述船舶运动轨迹预测模块包含：
岸基，其接收所述桥区水域船舶动态监测模块采集的船舶运动轨迹预测所需的各类信息，并将其集成打包；
运算模块，与所述岸基通信连接，所述运算模块接收所述岸基的集成打包数据，并据此预测船舶运动轨迹和碰撞概率，所述运算模块将预测的船舶运动轨迹和碰撞概率信息反馈至气囊预警触发模块，所述气囊预警触发模块据此控制防撞气囊是否启动。


5.如权利要求4所述的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，
所述运算模块根据所述岸基的打包数据获取船舶的位置坐标、船舶航行的方向角度、船舶航行各个方向的速度和海浪速度，预测船舶运动轨迹和碰撞概率并将其传送至所述气囊预警触发模块，所述气囊预警触发模块判断船舶的运动轨迹与防撞件触发的阈值范围内是否有交点，当船舶的运动位置满足触发条件时，所述气囊预警触发模块发送触发命令以触发防撞气囊；不满足条件时，所述运算模块继续接收船舶的各项数据进行滚动式计算。


6.如权利要求5所述的基于船舶运动轨迹预测的水上建筑物防撞气囊触发装置，其特征在于，
运算模块计算船舶的运动轨迹与防撞件触发的阈值范围内是否有交点具体包含：
船舶沿x轴的速度vx为：vx＝ucosψ-vsinψ-Kcosψ0(1)
其中，u为船舶沿船首方向的速度，v为船舶垂直于船首方向的速度，K为海浪的速度，ψ为船首与X轴之间的夹角，ψ0为海浪与X轴的夹角；
船舶沿y轴的速度vy为：vy＝usinψ+vcosψ+Ksinψ0(2)；
船舶运动方向的斜率k0为：



防撞件与防撞件之间的斜率k1为：



其中，(xn，yn)为第n个防撞件的坐标，(xn+1，yn+1)为第n+1个防撞件的坐标；
防撞件与防撞件之间的距离dm为：



dx为第n个防撞件与第n+1个防撞件在x轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑剑，闫铎文，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31