基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法，在主控系统内以球机所在经纬度为原点建立自定义坐标系，获取船舶的AIS信息，根据AIS信息将船舶的坐标映射至自定义坐标系，主控系统控制球机将球机视野的中线与船舶对齐，并跟随船舶的运动轨迹转动，获取船舶的图像，根据船舶坐标和船舶的图像校核船舶最高点高程，若超出规定高程，则报警。通过采用AIS信息及视频技术的组合，能够快速、精确的判断船舶最高点高程，大幅提高航空器的安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及航空器安全领域，特别是一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法。

技术介绍

[0002]在航空器场周边存在水运航道的情况下，航道内行驶的超高船舶会影响航空器起降安全。当船舶通航保护区内船舶不高于标高48米时，船舶和航空器可自由通航，互不影响。当船舶通航保护区内船舶高于标高48米时，会触发安全运行机制，需要对航空器采取一定的控制措施，避免航空器与船舶产生冲突。船舶水线以上高度和航空器起飞转态如图1所示。因此，有必要在航空器起降航迹保护区和缓冲区相关的江段关键位置设置探测设备，对区域的船舶进行探测，根据目标船舶的航行状况。由于河道宽广，现有的球机在检测过程中，不能实时目标船舶的航行状况，给船舶监控带来不变，无法实时了解船舶的航行状况。而且由于水位变化以及船舶AIS信息的误差，通过视频技术获取船舶的实际最高点高程是非常困难的，现有技术中未见相关方案。在专利文献CN215117822U记载了水上船舶指挥调度装置，其中记载了采用AIS设备和视频监控模块的方案，还记载了在水上建筑物的预警高度处的激光发射器和激光接收器，通过反射的激光检测船舶是否超出预设高度。但是对于宽阔的水域而言，在预警高度，例如标高48米设置水上建筑物是非常困难而且不太现实的，该水上建筑物自身就容易构成安全隐患。而且激光漫反射的检测距离通常小于500米。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法，能够利用AIS系统和视频技术精确获得通行船舶的最高点高程。优选的方案中，能够利用激光传感器或激光扫描仪对船舶的相关参数进行修正。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，在主控系统内以球机所在经纬度为原点建立自定义坐标系，获取船舶的AIS信息，根据AIS信息将船舶的坐标映射至自定义坐标系，主控系统控制球机将球机视野的中线与船舶对齐，并跟随船舶的运动轨迹转动，获取船舶的图像，根据船舶坐标和船舶的图像校核船舶最高点高程，若超出规定高程，则报警。
[0005]优选的方案中，将船舶的AIS信息中的经纬度与球机所在经纬度求差，即得到船舶坐标的绝对值；根据航道所在球机相位，得到船舶坐标符号，即将船舶映射到自定义坐标系内。
[0006]优选的方案中，将球机的运动轨迹设定为沿着预设的水平面转动，而不俯仰转动，将球机获取的图像以水平和竖直中线划分为四个象限，对球机图像水平中线的高程进行标定，对船舶图像的水平中线以上高度以像素数值进行标定，根据坐标计算得到船舶与球机的距离，根据三角函数计算得到船舶最高点高程。
[0007]优选的方案中，对于存在俯仰倾角的球机，在计算中引入水位参数，利用水位参数
修正坐标倾角误差。
[0008]优选的方案中，在船舶进入预设的航道一侧的位置设有激光传感器，与激光传感器相对的另一侧位置设有激光源或反光板，当船舶进入预设的航道即阻断激光路径，激光传感器接收到阻断信号后，主控系统即控制球机开始追踪船舶。
[0009]优选的方案中，还设有激光扫描仪，激光扫描仪位于激光传感器附近，当激光传感器接收到阻断信号，主控系统控制激光扫描仪动作，生成船舶的激光点云数据，将激光点云数据的坐标转换至自定义坐标系，并将激光点云数据在自定义坐标系内的坐标与AIS信息映射至自定义坐标系的坐标进行比对，以修正AIS信息的误差。
[0010]优选的方案中，根据船舶的AIS信息，计算船舶在航道内的速度和轨迹，根据船舶速度计算球机的转动速度，对船舶进行跟踪。
[0011]优选的方案中，球机获取画面中的任一竖直线条与船舶图像中的竖直轮廓进行绑定，计算竖直线条与竖直轮廓之间的间距，根据间距变化修正球机的转动速度。
[0012]一种用于上述的基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统的探测方法，包括以下步骤：S1、在主控系统内以球机所在经纬度为原点建立自定义坐标系；S2、接收船舶的AIS信息，根据AIS信息将船舶的坐标映射至自定义坐标系内；将船舶的AIS信息中的经纬度与球机所在经纬度求矢量差，即得到船舶坐标的绝对值；根据航道所在球机相位，得到船舶坐标符号，即将船舶映射到自定义坐标系内；S3、主控系统控制球机将球机视野的中线与船舶对齐，并跟随船舶的运动轨迹转动，获取船舶的图像；根据船舶的AIS信息，计算船舶在航道内的速度和轨迹，根据船舶速度计算球机的转动速度，对船舶进行跟踪；球机获取画面中的任一竖直线条与船舶图像中的竖直轮廓进行绑定，计算竖直线条与竖直轮廓之间的间距，根据间距变化修正球机的转动速度；S4、根据船舶坐标和船舶的图像校核船舶最高点高程；将球机的运动轨迹设定为沿着预设的水平面转动，而不俯仰转动，将球机获取的图像以水平和竖直中线划分为四个象限，对球机图像水平中线的高程进行标定，对船舶图像的水平中线以上高度以像素数值进行标定，根据坐标计算得到船舶与球机的距离，根据三角函数计算得到船舶最高点高程；对于存在俯仰倾角的球机，在计算中引入水位参数，利用水位参数修正坐标倾角误差；S5、若超出规定高程，则报警。
[0013]优选的方案中，还设有激光传感器和激光扫描仪；激光传感器和激光扫描仪位于航道预设范围的边缘；当船舶进入预设的航道即阻断激光传感器的激光路径，激光传感器获取阻断信号，在步骤s3中，以获得阻断信号的时间作为启动球机追踪船舶图像的基准时间；激光扫描仪持续扫描船舶的激光点云数据，并根据激光点云数据的更新获取船舶的行驶速度，以所述行驶速度初步修正球机的转动速度；球机获取画面中的任一竖直线条与船舶图像中的竖直轮廓进行绑定，计算竖直线
条与竖直轮廓之间的间距，根据间距变化修正球机的转动速度；在船舶与球机距离不同的位置至少做两次标定，在标定过程中，将船舶的最高点高程与船舶图像的高度像素数值对应，通过微分计算，得到船舶图像的高度像素数值与船舶和球机距离以及船舶的最高点高程的对应关系。
[0014]本专利技术提供了一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统及方法，通过采用AIS信息及视频技术的组合，能够快速、精确的判断船舶最高点高程。优选的方案中，通过设置的激光传感器和激光扫描仪，能够对AIS信息的精度进行修正，从而进一步提高船舶最高点高程的精度。本专利技术的优势在于探测效率极高，能够实时完成船舶最高点高程的判断，大幅提高航空器的安全。
附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术的航空器起飞转态示意图。
[0016]图2为本专利技术的系统的俯视示意图。
[0017]图3为本专利技术的系统的另一优选俯视示意图。
[0018]图4为本专利技术的探测流程图。
[0019]图5为本专利技术的系统的另一优选结构示意图。
[0020]图中：船舶1，航道2，球机3，球机视野4，激光传感器5，激光源或反光板6，激光扫描仪7，坐标倾角误差8，水位参数9。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：在主控系统内以球机（3）所在经纬度为原点建立自定义坐标系，获取船舶（1）的AIS信息，根据AIS信息将船舶（1）的坐标映射至自定义坐标系，主控系统控制球机（3）将球机视野（4）的中线与船舶（1）对齐，并跟随船舶（1）的运动轨迹转动，获取船舶（1）的图像，根据船舶（1）坐标和船舶（1）的图像校核船舶（1）最高点高程，若超出规定高程，则报警。2.根据权利要求1所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：将船舶（1）的AIS信息中的经纬度与球机（3）所在经纬度求差，即得到船舶（1）坐标的绝对值；根据航道（2）所在球机（3）相位，得到船舶（1）坐标符号，即将船舶（1）映射到自定义坐标系内。3.根据权利要求1所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：将球机（3）的运动轨迹设定为沿着预设的水平面转动，而不俯仰转动，将球机（3）获取的图像以水平和竖直中线划分为四个象限，对球机（3）图像水平中线的高程进行标定，对船舶（1）图像的水平中线以上高度以像素数值进行标定，根据坐标计算得到船舶（1）与球机（3）的距离，根据三角函数计算得到船舶（1）最高点高程。4.根据权利要求1所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：对于存在俯仰倾角的球机（3），在计算中引入水位参数（9），利用水位参数（9）修正坐标倾角误差（8）。5.根据权利要求1所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：在船舶（1）进入预设的航道（2）一侧的位置设有激光传感器（5），与激光传感器（5）相对的另一侧位置设有激光源或反光板，当船舶（1）进入预设的航道（2）即阻断激光路径，激光传感器（5）接收到阻断信号后，主控系统即控制球机（3）开始追踪船舶（1）。6.根据权利要求5所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：还设有激光扫描仪（7），激光扫描仪（7）位于激光传感器（5）附近，当激光传感器（5）接收到阻断信号，主控系统控制激光扫描仪（7）动作，生成船舶（1）的激光点云数据，将激光点云数据的坐标转换至自定义坐标系，并将激光点云数据在自定义坐标系内的坐标与AIS信息映射至自定义坐标系的坐标进行比对，以修正AIS信息的误差。7.根据权利要求6所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：根据船舶（1）的AIS信息，计算船舶（1）在航道（2）内的速度和轨迹，根据船舶（1）速度计算球机（3）的转动速度，对船舶（1）进行跟踪。8.根据权利要求7所述的一种基于AIS系统和视频技术的目标船舶探测系统，其特征是：球机（3）获取画面中的任一竖直线条与船舶（1）图像中的竖直轮廓进行绑定，计算竖直线条与竖直...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋进文，庞晓海，银慧芳，肖智强，李宇豪，李楚涛，
申请(专利权)人：湖北国际物流机场有限公司，
类型：发明
国别省市：