【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航道交通数据分析，尤其涉及一种航道交通安全预警系统。
技术介绍
1、随着全球贸易的蓬勃发展，航运业作为关键连接纽带，其安全性备受关注。依托物联网、大数据和人工智能等前沿技术，智慧航道实现了对航道环境、船舶状态的实时监控和智能分析，为船舶提供碰撞预警、定位跟踪等安全服务，确保航行安全，推动航运业高质量发展。
2、中国专利公开号：cn113129646a公开了一种离散式航道交通信息系统，包括布置在各个船舶上的移动终端，每个船舶能够通过移动终端相互通信，各个船舶作为独立的离散式的节点，不依靠中心式的服务器或网络，离散式的各节点相互之间通信，能够获知航道上的各个船舶的位置和信息，当船舶之间间距过大时，移动终端或后方船舶能够向该船舶发出提速提示信息，并且能够向船舶给出超越提示信息和指示。该专利技术实现了对航道中各船舶的航行数据的综合获取分析，未实现根据航道内的船舶以及天气信息对航道内的交通安全的综合分析，存在对航道交通数据分析效率低，对航道交通安全预警不准确的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种航道交通安全预警系统，用以克服现有技术中对航道交通数据分析效率低，对航道交通安全预警不准确的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种航道交通安全预警系统，包括：
3、航道获取模块，用以周期性获取航道信息、天气信息和船舶信息；
4、视图构建模块，用以根据航道信息对像素点类别进行分析，还用以根据航道信息和像素点类别构建数据视
5、航道分析模块，用以根据航道信息对航道弯曲参数进行分析，还用以根据航道信息和船舶信息对航道密集参数进行分析；
6、位置预测模块，用以根据船舶信息对船舶预测位置进行分析；
7、船舶标注模块，用以根据航道信息和船舶信息对横向范围参数和纵向范围参数进行分析，还用以根据航道信息和船舶预测位置对船舶相对距离进行分析，还用以根据船舶相对距离、横向范围参数、纵向范围参数、船舶预测位置、天气信息和航道信息对预测图像进行分析；
8、安全分析模块，用以根据数据视图、预测图像、航道弯曲参数和航道密集参数对航行安全度进行分析；
9、安全预警模块，用以根据航行安全度对下一分析周期的航道交通安全进行预警。
10、进一步地，所述视图构建模块设有坐标分类单元，其用以根据航道图像中各像素点的灰度值对像素点类别进行分析，其中：
11、当l(x,y)=0时，所述坐标分类单元判定当前分析像素点的像素点类别为航道像素点；
12、当l(x,y)=255时，所述坐标分类单元判定当前分析像素点的像素点类别为非航道像素点；
13、其中，l(x,y)表示航道图像中各像素点的灰度值，(x,y)表示航道图像中各像素点的坐标；
14、所述视图构建模块还设有视图构建单元，其用以根据航道图像、像素点类别、航道深度和流向角度构建数据视图，所述视图构建单元将航道图像中各像素点与航道深度和流向角度一一对应，以用坐标点表示航道图像中各像素点对应的实际航道位置的航道深度和流向角度，设定航道深度为a1(x1,y1)，流向角度为a2(x1,y1)，将用坐标点表示的航道深度和流向角度作为数据视图，其中a1(x1,y1)表示航道深度，a2(x1,y1)表示流向角度，(x1,y1)表示航道图像中航道像素点的坐标。
15、进一步地，所述航道分析模块根据航道图像通过弯曲分析公式计算航道弯曲参数，所述航道分析模块设有弯曲分析公式如下：
16、
17、
18、
19、
20、其中，q表示航道弯曲参数，k(x1,y1)表示航道斜率参数，ax表示航道图像中航道像素点的横坐标均值，ay表示航道图像中航道像素点的纵坐标均值，n1表示航道图像中航道像素点的数量，nx1表示航道图像中满足x1=ax的航道像素点的数量。
21、进一步地，述航道分析模块根据航道图像、图像比例、船舶数量、船舶长度和船舶宽度通过密集分析公式计算航道密集参数，所述航道分析模块设有密集分析公式如下：
22、
23、其中，w(j)表示航道密集参数，j表示分析周期编号，s1(i)表示船舶长度，s2(i)表示船舶宽度，i表示船舶编号，i∈n+且i≤ni(j)，ni(j)表示船舶数量，ω表示图像比例。
24、进一步地，所述位置预测模块根据船舶位置、航行速度和航行方向通过位置预测公式对船舶预测位置进行分析，所述位置预测模块设有位置预测公式如下：
25、
26、
27、其中，(x(i),y(i))表示船舶预测位置，x(i)船舶预测位置的横坐标，y(i)表示船舶预测位置的纵坐标，(x2(i,j),y2(i,j))表示船舶位置，v(i,j)表示航行速度，θ(i,j)表示航行方向，t表示分析周期的时长。
28、进一步地，所述船舶标注模块设有区域分析单元，其用以根据灰度填充参数、船舶预测位置、标注范围参数和船舶相对距离对预测船舶区域进行分析，其中：
29、当p(x1,y1)2≤p时，所述区域分析单元判定当前分析船舶相对距离对应的航道像素点为预测像素点，并使预测像素点的灰度值与与灰度填充参数相等；
30、当p(x1,y1)2＞p时，所述区域分析单元不对预测像素点进行分析；
31、所述区域分析单元预测像素点构成的区域作为预测船舶区域；
32、其中，p表示距离比对参数，设定p=bx(i)2+by(i)；
33、所述船舶标注模块还设有船舶标注单元，其用以在进行标注时，增加航道图像中预测船舶区域对应的航道像素点的灰度值，增加的灰度值大小与预测船舶区域中预测像素点的灰度值相等，当增加后的灰度值大于255时，将当前分析航道像素点的灰度值设置为255。
34、进一步地，所述安全分析模块设有安全分析单元，其用以根据船舶像素点类型、航道图像和数据视图通过安全分析公式计算航行安全度，所述安全分析单元设有安全分析公式如下：
35、
36、其中，f(i,j)表示航行安全度，nl1(i)表示船舶像素点类型为危险像素点的数量，nl2(i)表示船舶像素点类型为待定像素点的数量，nl3(i)表示船舶像素点类型为安全像素点的数量，a1(x3(i),y3(i))min表示预测船舶区域对应的各像素点的航道深度，m(i)表示吃水深度。
37、进一步地，所述安全分析模块还设有安全调整单元，其用以根据航道弯曲参数对航行安全度的分析过程进行调整，其中：
38、当q＞q时，所述安全调整单元判定航道弯曲参数不符合阈值，对航行安全度的分析过程进行调整，调整后的航行安全度为f1(i,j)，设定f1(i,j)=f(i,j)/e1-q；
39、当q≤q时，所述安全调整单元判定航道弯曲参数符合阈值，不对航行安全度的分析过程进行调整；...
【技术保护点】
1.一种航道交通安全预警系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述视图构建模块设有坐标分类单元，其用以根据航道图像中各像素点的灰度值对像素点类别进行分析，其中：
3.根据权利要求2所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述航道分析模块根据航道图像通过弯曲分析公式计算航道弯曲参数，所述航道分析模块设有弯曲分析公式如下：
4.根据权利要求3所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，述航道分析模块根据航道图像、图像比例、船舶数量、船舶长度和船舶宽度通过密集分析公式计算航道密集参数，所述航道分析模块设有密集分析公式如下：
5.根据权利要求1所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述位置预测模块根据船舶位置、航行速度和航行方向通过位置预测公式对船舶预测位置进行分析，所述位置预测模块设有位置预测公式如下：
6.根据权利要求5所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述船舶标注模块设有区域分析单元，其用以根据灰度填充参数、船舶预测位置、标注范围参数和船舶相对距离对预测船舶区域进行分析，其
7.根据权利要求1所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述安全分析模块设有安全分析单元，其用以根据船舶像素点类型、航道图像和数据视图通过安全分析公式计算航行安全度，所述安全分析单元设有安全分析公式如下：
8.根据权利要求7所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述安全分析模块还设有安全调整单元，其用以根据航道弯曲参数对航行安全度的分析过程进行调整，其中：
9.根据权利要求8所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述安全分析模块还设有安全优化单元，其用以根据航道密集参数对航行安全度的调整过程进行优化，其中：
10.根据权利要求9所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述安全预警模块将航行安全度与安全度阈值进行比对，并根据比对结果对航道交通安全进行预警，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种航道交通安全预警系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述视图构建模块设有坐标分类单元，其用以根据航道图像中各像素点的灰度值对像素点类别进行分析，其中：
3.根据权利要求2所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述航道分析模块根据航道图像通过弯曲分析公式计算航道弯曲参数，所述航道分析模块设有弯曲分析公式如下：
4.根据权利要求3所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，述航道分析模块根据航道图像、图像比例、船舶数量、船舶长度和船舶宽度通过密集分析公式计算航道密集参数，所述航道分析模块设有密集分析公式如下：
5.根据权利要求1所述的航道交通安全预警系统，其特征在于，所述位置预测模块根据船舶位置、航行速度和航行方向通过位置预测公式对船舶预测位置进行分析，所述位置预测模块设有位置预测公式如下：
6.根据权利要求5所述的航道交通安全预警系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰，易宏，刘兆阳，侯国华，滕跃，王健，王泽栋，张博，杨涛，高海伟，
申请(专利权)人：上海交大日照海洋智能装备研究院，
类型：发明
国别省市：
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