CN104777482A - 船桥避碰***及避碰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船桥避碰***，设置在避碰建筑上，包括1个发射机、至少2个接收机、处理器和通讯模块，发射机用于发射电磁波，接收机用于接收被目标船只反射回的电磁波，处理器用于根据通过发射机与接收机的信号时间差，通过至少两个椭圆轨迹方程联合求解，得到目标船只的定位坐标，判断目标船只的定位坐标是否在危险区域范围内，若是则利用船舶自动识别***的船舶应答***得到目标船只的身份，利用通讯模块对目标船只进行报警和预警。通过采用本发明***，只需要固定式雷达即可实现目的，方便安装，成本低。

Description

船桥避碰***及避碰方法

技术领域

本发明属于交通信号领域，具体涉及一种船桥避碰***及避碰方法。

背景技术

目前船舶避碰雷达，都是采用旋转式雷达***，成本高，维护成本高，容易损坏，而且桥墩安装旋转式雷达不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种船桥避碰***及避碰方法，采用固定式雷达，方便安装，成本低，且报警及时。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种船桥避碰***，其特征在于：它设置在避碰建筑上，包括1个发射机、至少2个接收机、处理器和通讯模块，其中

发射机用于发射电磁波，接收机用于接收被目标船只反射回的电磁波，处理器用于根据通过发射机与接收机的信号时间差，通过至少两个椭圆轨迹方程联合求解，得到目标船只的定位坐标，判断目标船只的定位坐标是否在危险区域范围内，若是则利用船舶自动识别***的船舶应答***得到目标船只的身份，利用通讯模块对目标船只进行报警和预警；

所述的椭圆轨迹方程是以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点建立的。

按上述***，它还包括报警装置，与所述的处理器连接，用于在目标船只运动的方向指向避碰建筑及其危险区域时进行报警。

按上述***，它还包括过滤模块，用于利用船舶自动识别***获得船只GPS位置数据，与处理器得到的目标船只的定位坐标进行比较，判定探测的目标船只是否为真实船舶，若是则由处理器进一步判断目标船只的定位坐标是否位于危险区域。

一种利用上述船桥避碰***实现的避碰方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、避碰建筑上的发射机不断向周围发送电磁波，电磁波在遇到目标船只后反射，接收机接收到反射的电磁波后，记录下电磁波从发出到接收所经过的时间；

S2、设其中2个接收机接收的电磁波从发出到接收所经过的时间为t₁和t₂，已知电磁波的传播速度为光速，已知发射机与接收机之间的距离，分别以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点、目标船只为椭圆上的点建立椭圆轨迹方程，解方程组得到两个椭圆的交点即为目标船只的定位坐标；

S3、依据目标船只的定位坐标和事先划定好的危险区域，一旦发现目标船只的定位坐标位于危险区域，则利用通讯模块对目标船只进行报警和预警。

按上述方法，所述的S2和S3之间增加一个过滤步骤：将目标船只的定位坐标转换为GPS坐标，与船舶自动识别***的得到的船舶坐标进行比较，判断是否为真实船只，若是，则继续S3，若否则删除该目标船只的定位坐标，回到S1。

按上述方法，当目标船只的定位坐标与船舶自动识别***的得到的船舶坐标之间距离相差在15米以内，则判断该目标船只为真实船只。

本发明的有益效果为：

1、通过采用本发明***和方法，可以只需要固定式雷达即可实现目的，方便安装，成本低；本发明方法计算简单，安全可靠。

2、通过增加过滤模块和过滤步骤，提高精确度，避免误报警。

附图说明

图1为本发明一实施例的原理图。

图2为雷达接收测量解析图。

图3为本发明一实施例的工作流程图。

图4为告警、报警区域设定俯视图。

图5为告警、报警区域设定示意图。

图中：1-发射机，2-第一接收机，3-第二接收机，4-避碰建筑，5-目标船只。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

一种船桥避碰***如图1所示，它设置在避碰建筑4上，包括1个发射机1、至少2个接收机(本实施例中为第一接收机2和第二接收机3)、处理器和通讯模块，其中

发射机1用于发射电磁波，接收机用于接收被目标船只5反射回的电磁波，处理器用于根据通过发射机1与接收机的信号时间差，通过至少两个椭圆轨迹方程联合求解，得到目标船只5的定位坐标，判断目标船只的定位坐标是否在危险区域范围内，若是则利用船舶自动识别***的船舶应答***得到目标船只的身份，利用通讯模块对目标船只进行报警和预警；所述的椭圆轨迹方程是以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点建立的。

优选的，它还包括报警装置，与所述的处理器连接，用于在目标船只运动的方向指向避碰建筑及其危险区域时进行报警，可以是声光报警。

优选的，为了提高精确度，它还包括过滤模块，用于利用船舶自动识别***获得船只GPS位置数据，与处理器得到的目标船只的定位坐标进行比较，判定探测的目标船只是否为真实船舶，若是则由处理器进一步判断目标船只的定位坐标是否位于危险区域。

一种利用上述船桥避碰***实现的避碰方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、避碰建筑上的发射机不断向周围发送电磁波，电磁波在遇到目标船只后反射，接收机接收到反射的电磁波后，记录下电磁波从发出到接收所经过的时间。

S2、设其中2个接收机接收的电磁波从发出到接收所经过的时间为t₁和t₂，已知电磁波的传播速度为光速，已知发射机与接收机之间的距离，分别以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点、目标船只为椭圆上的点建立椭圆轨迹方程，解方程组得到两个椭圆的交点即为目标船只的定位坐标。

如图2所示，设第一接收机的坐标为A，发射机的坐标为坐标原点O，第二接收机的坐标为B，AO的距离为2a，OB的距离为2b，目标船只的定位坐标(x，y)。

分别以A、O为椭圆交点和B、O为椭圆交点，得到方程组：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{(x+a)}^2}{{\left(t_{1}c\right)}^2}+\frac{y^2}{{\left(t_{1}c\right)}^2-a^2}=1\\ \frac{{(x-b)}^2}{{\left(t_{2}c\right)}^2}+\frac{y^2}{{\left(t_{2}c\right)}^2-b_2}=1\end{array}\right.$

解方程组得到：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{b{\left(t_{1}c\right)}^2({\left(t_{2}c\right)}^2-b^2)+a{\left(t_{2}c\right)}^2({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}{{\left(t_{1}c\right)}^2({\left(t_{2}c\right)}^2-b^2)-{\left(t_{2}c\right)}^2({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}\\ y=\±\sqrt{\frac{({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}{{\left(t_{1}c\right)}^2}\·{\left[\frac{b{\left(t_{1}c\right)}^2({\left(t_{2}c\right)}^2-b^2)+a{\left(t_{2}c\right)}^2({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}{{\left(t_{1}c\right)}^2({\left(t_{2}c\right)}^2-b^2)-{\left(t_{2}c\right)}^2({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}\right]}^2-({\left(t_{1}c\right)}^2-a^2)}\end{array}\right.$

当目标船只距离桥墩较远时，上述2个方程可以近似看作圆，从而简化算式：

$\left\{\begin{array}{c}{(x+a)}^2+y^2={\left(t_{1}c\right)}^2\\ {(x-b)}^2+y^2={\left(t_{2}c\right)}^2\end{array}\right.$

解得：

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{{\left(t_{1}c\right)}^2-{\left(t_{2}c\right)}^2-a^2+b^2}{2a-2b}\\ y=\±\sqrt{{\left[\frac{{\left(t_{1}c\right)}^2-{\left(t_{2}c\right)}^2+{(a-b)}^2}{2a-2b}\right]}^2-{\left(t_{1}c\right)}^2}\end{array}\right..$

S3、依据目标船只的定位坐标和事先划定好的危险区域，如图4和图5所示，一旦发现目标船只的定位坐标位于危险区域，则利用通讯模块对目标船只进行报警和预警。本实施例中，可以将危险区域划分为较危险区域和极危险区域，当进入较危险区域时进行预警，当进入极危险区域时进行报警。

优选的，所述的S2和S3之间增加一个过滤步骤：将目标船只的定位坐标转换为GPS坐标，与船舶自动识别***的得到的船舶坐标进行比较，判断是否为真实船只，若是，则继续S3，若否则删除该目标船只的定位坐标，回到S1。当目标船只的定位坐标与船舶自动识别***的得到的船舶坐标之间距离相差在15米以内，则判断该目标船只为真实船只。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种船桥避碰***，其特征在于：它设置在避碰建筑上，包括1个发射机、至少2个接收机、处理器和通讯模块，其中

发射机用于发射电磁波，接收机用于接收被目标船只反射回的电磁波，处理器用于根据通过发射机与接收机的信号时间差，通过至少两个椭圆轨迹方程联合求解，得到目标船只的定位坐标，判断目标船只的定位坐标是否在危险区域范围内，若是则利用船舶自动识别***的船舶应答***得到目标船只的身份，利用通讯模块对目标船只进行报警和预警；

所述的椭圆轨迹方程是以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点建立的。

2.根据权利要求1所述的船桥避碰***，其特征在于：它还包括报警装置，与所述的处理器连接，用于在目标船只运动的方向指向避碰建筑及其危险区域时进行报警。

3.根据权利要求1所述的船桥避碰***，其特征在于：它还包括过滤模块，用于利用船舶自动识别***获得船只GPS位置数据，与处理器得到的目标船只的定位坐标进行比较，判定探测的目标船只是否为真实船舶，若是则由处理器进一步判断目标船只的定位坐标是否位于危险区域。

4.一种利用权利要求1所述的船桥避碰***实现的避碰方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、避碰建筑上的发射机不断向周围发送电磁波，电磁波在遇到目标船只后反射，接收机接收到反射的电磁波后，记录下电磁波从发出到接收所经过的时间；

S2、设其中2个接收机接收的电磁波从发出到接收所经过的时间为t₁和t₂，已知电磁波的传播速度为光速，已知发射机与接收机之间的距离，分别以发射机和其中一个接收机作为椭圆的两个焦点、目标船只为椭圆上的点建立椭圆轨迹方程，解方程组得到两个椭圆的交点即为目标船只的定位坐标；

S3、依据目标船只的定位坐标和事先划定好的危险区域，一旦发现目标船只的定位坐标位于危险区域，则利用通讯模块对目标船只进行报警和预警。

5.根据权利要求4所述的避碰方法，其特征在于：所述的S2和S3之间增加一个过滤步骤：将目标船只的定位坐标转换为GPS坐标，与船舶自动识别***的得到的船舶坐标进行比较，判断是否为真实船只，若是，则继续S3，若否则删除该目标船只的定位坐标，回到S1。

6.根据权利要求5所述的避碰方法，其特征在于：当目标船只的定位坐标与船舶自动识别***的得到的船舶坐标之间距离相差在15米以内，则判断该目标船只为真实船只。