CN105894642B - 渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***及方法 - Google Patents

渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***，通过云台的转动以及雷达、可见光摄像机和热像仪对目标的探测，计算获得探测区域内所有渔船的GPS坐标，发出目标越线报警信息，触发签证开始；渔船工作人员接到签证告警后，进行拍照、扫描、输入全部签证信息；收集到渔船GPS信息，判别出渔船是否合法，进行本地存储后，再将相应签证信息远程备份。本发明解决了渔港外沿海及自然港湾停泊渔船无法签证的难题，减轻了渔港监督人员的劳动强度，提高了港口管理效率；增大了电子签证的距离，实现了渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证功能，主动发现非法渔船，提高了电子签证的自动化程度。

Description

渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***及方法
技术领域
本发明属于渔船签证技术领域，尤其涉及一种渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***。
背景技术
渔船签证***是渔业部门对渔船进出港进行管理的重要***，渔船进出港签证是海洋渔业安全、生产、管理的重要环节，是海洋渔业有序发展的必要保障。目前的渔船签证***主要分为两类，一类是传统的靠人工登记的方式实现的渔船签证***，另一类是近几年出现的采用RFID技术实现的近港(500米以内)电子签证***。改革开放之后，我国的渔船数量急剧增加，各级政府及民营企业在沿海建设了许多渔港，但即便如此，也无法全部容纳为数众多的渔船，仍有大量渔渔船能停泊在沿海近岸或自然港湾。各级渔港监督人员本来人数不多，应付渔港的正常管理及渔船签证已人力不足，更无法顾及渔港以外的沿海港湾停泊渔船的出海或返航签证了。新的采用RFID的渔港签证***，能解决一部分问题，但存在通信距离近(500米以内)、自动化程度不高、无法应对停泊在渔港之外渔船管理、无法识别非法渔船等问题。现有的渔船签证终端上集成了有源RFID，可与渔港执法点的港口RFID阅读器进行无线连接，在渔船靠近码头时，将本船的GPS信息、AIS信息、渔船注册等信息传送给渔港执法点，并通过人工的方式，识别渔船的进出港行为，完成渔船的进出港签证功能。该***采用有源RFID进行无线通信，可对500米内的渔船完成电子签证的过程，相比原有人工登记的签证***，提高了效率。但是，该***存在以下的不足：
1、只能与港口相距不超过500米的渔船进行通信，完成电子签证。由于我国渔船数量的巨大，很多港口，渔船停靠距离已超过500米，这部分的渔船的签证将无法实现。
2、该***仅安装于港口，对于那些停靠在渔港外沿海的渔船，无法完成电子签证过程。
3、当渔船端的电子***损害或被人为破坏时，该***均不能主动发现问题渔船，导致安全隐患的存在。
4、自动化程度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***，旨在解决现有的渔船签证终端存在渔船停靠距离超过500米，无法实现签证，对于停靠在渔港外沿海的渔船，无法完成电子签证，不能主动发现问题渔船，导致安全隐患，自动化程度不高的问题。
本发明是这样实现的，一种渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法，所述渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法步骤如下：
岸站通过云台的转动以及雷达、可见光摄像机和热像仪对目标的探测，计算获得探测区域内所有渔船的GPS坐标，根据每个渔船GPS坐标位置以及坐标的变化，判断出该渔船的进出港行为，当有渔船穿越虚拟进出港线时，发出目标越线报警信息，触发签证开始；
渔船终端处的渔船工作人员接到签证告警后，进行拍照、扫描、输入全部签证信息，将相应信息回送；
岸站将收到的进出港渔船签证信息上传至自动签证仪；
自动签证仪根据收集到的渔船GPS信息，判别出渔船是否合法，进行本地存储后，再将相应签证信息，通过3G/4G或以太网或WLAN公共通信网络，发送给上级部门进行备份，同时给渔船终端发出签证是否成功的信息。
进一步，所述渔船的GPS坐标点获取方法如下：
以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系，与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点；获得的渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)：
进一步，所述云台安装北斗或GPS设备，获取渔船的GPS坐标点方法如下：云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，则计算出该渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点(X’,Y’)；得到所有覆盖范围内的渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点：
本发明的另一目的在于提供一种所述的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法的***，所述***包括：
上级渔港监督监控中心及数据库，该部分用于人机接口控制和对渔船的上级管理，由计算机构成；计算机主板上集成以太网和WLAN模块，通过USB连接至3G/4G模块；计算机内嵌软件实现电子海图和显示功能、数据处理功能、数据保存和回放功能以及渔船数据库存储功能；以太网、WLAN及3G/4G模块用于和远程无人值守自动签证仪通信；
远程无人值守自动签证仪，该部分用于完成录像数据的调度、渔船信息的收集和调度、非法渔船探测以及自动签证任务调度，由计算机构成；计算机主板集成以太网接口、WLAN模块、USB接口和串口，并通过USB连接至3G/4G模块；计算机内嵌软件实现电子海图及显示功能、数据处理功能、数据保存和回放功能、渔船签证信息处理功能及渔船进出港资料数据库。以太网接口、WLAN模块及3G/4G模块用于和上级渔港监督监控中心及数据库通信；以太网接口、USB接口和串口用于和岸基监控模块、岸站数据采集通信机通信；
岸基监控模块，该部分用于完成对渔船的监控和主动探测，是由雷达图像采集及目标识别***、可见光摄像机及热像仪的图像采集和目标识别***、高精度云台和北斗或GPS设备组成；雷达图像采集及目标识别***、可见光摄像机及热像仪的图像采集和目标识别***可主动发现渔船，配合高精度云台和本地GPS信息，可以主动探测出几十米到几十海里的所有渔船的GPS坐标点，为发现非法渔船提供基础。
岸站数据采集通信机，该部分用于和渔船进行无线通信，与渔船上的签证终端设备配合，完成签证过程；该部分由嵌入式***构成，集成数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块和WLAN模块；数字超短波电台用于0-60公里的无线通信；RFID通信模块用于0-500m的近距离通信；移动公网模块和WLAN模块用于0-2公里的无线通信。
渔船签证终端，该部分在获取渔船自身GPS信息的同时，和岸站数据采集通信机进行通信，完成签证过程；该部分由数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块、WLAN模块、渔船签证信息扫描存储单元、AIS模块、北斗或GPS设备构成；数字超短波电台用于0-60公里的无线通信；RFID通信模块用于0-500m的近距离通信；移动公网模块和WLAN模块用于0-2公里的无线通信；渔船签证信息扫描存储单元用于完成签证过程中的证件扫描和存储；AIS模块用于获取渔船信息；
本发明提供的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***，采用雷达、可见光摄像机、热像仪、超短波电台、RFID、公网和计算机数据库等技术，在岸站所设的雷达/可见光摄像机/热像仪的观测范围内的所有渔船(包括在沿海、自然港湾、港口停泊或海面航行渔船)的准确位置锁定在电子海图上，通过软件算法结合渔船位置，自动判断出渔船的进出港行为，自动通过无线通信模块与渔船上的设备交互，完成渔船签证的过程。本发明岸站部分可全部自动完成，渔船上对应的设备可由渔民参与操作完成，彻底解决了渔港外沿海及自然港湾停泊渔船无法签证的难题，而且同样实现渔港内渔船进出港的无人值守自动签证过程，减轻了渔港监督人员的劳动强度，提高了港口管理效率，增大了电子签证的距离，实现了渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证功能，提高电子签证的自动化程度并可主动发现非法渔船。
本发明实现了对沿海渔船动态的自动监控，对在近海禁渔区、禁渔期的管理和近海海难搜救起到了极大的作用；在港口安装雷达/可见光摄像机/热像仪，通过雷达的扫描、可见光摄像机/热像仪的摄像和图像识别，主动获取所有观察范围内的渔船的GPS信息；通过引入超短波电台，使得自动签证的无线覆盖最远可达几十海里，解决了港口停靠较远渔船的自动签证难题；通过雷达的扫描、可见光摄像机/热像仪的摄像和图像识别，主动实时监控渔船的行为，并通过划定的虚拟进出港线，自动判断出渔船的签证需求，主动发起签证过程；通过雷达的扫描、可见光摄像机/热像仪的摄像和图像识别，主动发现、跟踪、监视非法渔船；可解决渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证的难题；
附图说明
图1是本发明实施例提供的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***结构示意图；
图中：1、上级渔港监督监控中心及数据库；2、远程无人值守自动签证仪；3、岸基监控模块；4、岸站数据采集通信机；5、渔船签证终端。
图2是本发明实施例提供的渔船坐标的计算示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理***包括：上级渔港监督监控中心及数据库1、远程无人值守自动签证仪2、岸基监控模块3、岸站数据采集通信机4、渔船签证终端5。
上级渔港监督监控中心及数据库1，该部分是由电子海图和显示***、3G/4G或以太网或WLAN等公共通信网络、数据处理中心模块、数据保存和回放模块、渔船数据库组成；用于人机接口控制和对渔船的上级管理。
远程无人值守自动签证仪2，该部分是由电子海图及显示***、3G/4G或以太网或WLAN等公共通信网络、数据处理中心模块、数据保存和回放模块、渔船进出港资料数据库、渔船签证信息处理器所组成；用于完成录像数据的调度、渔船信息的收集和调度、非法渔船探测以及自动签证任务调度。
岸基监控模块3，该部分是由雷达图像采集及目标识别***、可见光摄像机及热像仪的图像采集和目标识别***、高精度云台和北斗或GPS设备组成。用于完成对渔船的监控和主动探测。配合高精度云台和本地GPS信息，该部分可以主动探测出几十米到几十海里的所有渔船的GPS坐标点，为发现非法渔船提供基础。
岸站数据采集通信机4，该部分是由数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块和WLAN模块构成，用于和渔船进行无线通信，与渔船上的签证终端设备配合，完成签证过程。
渔船签证终端5，该部分是由数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块、WLAN模块、渔船签证信息扫描存储单元、AIS模块、北斗或GPS设备构成，在获取渔船自身GPS信息的同时，和岸站数据采集通信机进行通信，完成签证过程。
本发明实施例的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法的实现步骤如下：
1、本***的“岸基监控”模块安装于高精度云台上，通过云台的转动以及其上监控设备(包括雷达、可见光摄像机和热像仪)对目标的探测，并通过计算，获得探测区域内所有渔船的GPS坐标。根据每个渔船GPS坐标位置以及坐标的变化，判断出该渔船的进出港行为。当有渔船穿越本***虚拟进出港线时，“岸基监控”模块，立即向“远程无人值守签证模块”发出目标越线报警信息，触发签证开始。
2、“远程无人值守签证仪”通过“岸站数据采集通信机”的超短波/RFID等无线通信模块，通知唤醒越线渔船上的“渔船签证终端”，并使得终端发出声光自动签证警告；渔船工作人员接到签证告警后，使用“渔船签证终端”按签证的各项规定进行拍照、扫描、输入全部签证信息，最后由“渔船签证终端”通过超短波电台/RFID通信模块/移动公网/WLAN等无线通信模块将相应信息发送给“岸站数据采集通信机”。
3、“岸站数据采集通信机”将收到的进出港渔船签证信息，上报给“远程无人值守签证仪”。
4、“远程无人值守签证仪”联合“岸站数据采集通信机”和“岸基监控”模块收集到的各渔船的GPS信息，判别出渔船是否合法，进行本地存储后，再将相应签证信息，通过3G/4G或以太网或WLAN等公共通信网络，传送给“上级渔港监督监控中心及数据库”进行备份，同时通过“岸站数据采集通信机”通知进出港的“渔船签证终端”签证是否成功。
通过雷达扫描或可见光摄像机/热像仪的图像识别算法，可识别到海面渔船的GPS坐标点，具体实现方式如图2所示。
假定以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系(与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点。)；假设雷达/可见光摄像机/热像仪获得的某渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则可以通过式(1)计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)。
本***中，云台安装了北斗或GPS设备，可以获取云台的GPS坐标点，设云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，则可以通过公式(2)计算出该渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点(X’,Y’)。通过相同的方式，可以得到所有覆盖范围内的渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点。
本发明的非法渔船发现的方法为：将“岸站数据采集通信机”读取到的所有渔船的GPS坐标点，与此雷达/可见光摄像机/热像仪得到的GPS坐标点进行对比，一旦发现在同样的区域±5m范围内，前者无而后者有，则说明此渔船为非法渔船。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法，其特征在于，所述渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法步骤如下：
岸基监控模块通过云台的转动以及雷达、可见光摄像机和热像仪对目标的探测，计算获得探测区域内所有渔船的GPS坐标，根据每个渔船GPS坐标位置以及坐标的变化，判断出该渔船的进出港行为，当有渔船穿越虚拟进出港线时，立即向远程无人值守自动签证仪发出目标越线报警信息，触发签证开始；远程无人值守签证仪通过岸站数据采集通信机通知唤醒越线渔船上的渔船签证终端，并使得终端发出声光自动签证警告；
渔船签证终端处的渔船工作人员接到声光自动签证警告后，输入全部签证信息，将相应信息回送数据采集通信机；
岸站数据采集通信机将收到的进出港渔船签证信息，上报给远程无人值守自动签证仪；远程无人值守签证仪联合岸站数据采集通信机和岸基监控模块收集到的各渔船的GPS信息，判别出渔船是否合法，进行本地存储后，再将相应签证信息，通过3G/4G或以太网或WLAN公共通信网络，发送给上级渔港监督监控中心及数据库进行备份，同时给渔船签证终端发出签证是否成功的信息。
2.如权利要求1所述的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法，其特征在于，所述渔船的GPS坐标点获取方法如下：
以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系，与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点；获得的渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)：
3.如权利要求2所述的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法，其特征在于，所述云台安装北斗或GPS设备，获取渔船的GPS坐标点方法如下：云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，则计算出该渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点(X’,Y’)；得到所有覆盖范围内的渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点：
4.一种执行如权利要求1所述的渔港外沿海停泊渔船远程无人值守自动签证管理方法的***，其特征在于，所述***包括：
上级渔港监督监控中心及数据库，由电子海图和显示***、3G/4G或以太网或WLAN公共通信网络、数据处理模块、数据保存和回放模块及渔船数据库组成；用于人机接口控制和对渔船的上级管理；
远程无人值守自动签证仪，由电子海图及显示***、3G/4G或以太网或WLAN公共通信网络、数据处理模块、数据保存和回放模块、渔船进出港资料数据库及渔船签证信息处理器所组成；用于完成录像数据的调度、渔船信息的收集和调度、非法渔船探测以及自动签证任务调度；
岸基监控模块，由雷达图像采集及目标识别***、可见光摄像机及热像仪的图像采集和目标识别***、高精度云台和北斗或GPS设备组成；用于完成对渔船的监控和主动探测；
岸站数据采集通信机，由数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块和WLAN模块构成，用于和渔船进行无线通信，与渔船签证终端配合，完成签证过程；
渔船签证终端，由数字超短波电台、RFID通信模块、移动公网模块、WLAN模块、渔船签证信息扫描存储单元、AIS模块、北斗或GPS设备构成，用于在获取渔船自身GPS信息的同时，和岸站数据采集通信机进行通信，完成签证过程。
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