CN108235277A - 一种邮轮远程救援***及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种邮轮远程救援***及其方法，包括邮轮设置的监控平台、定位***、多个用户终端和船舱内布置的多个数据采集终端，以及远端设置的远程监控平台；监控平台、定位***、多个数据采集终端和多个用户终端之间双向通讯连接，监控平台与远程监控平台通过无线网络连接，可以实现邮轮舱内人员的实时定位，并且可以实时监控邮轮舱内的环境，优化设计的采集周期和控制方式，节约了资源，降低了成本，并且为船上人员提供最优的逃生路线，并且可以准确发送位置至救援船只，节省救援时间，适用性强。

Description

一种邮轮远程救援***及其方法
技术领域
本发明涉及测量领域，具体涉及一种邮轮远程救援***及其方法。
背景技术
目前，随着大力发展海洋及海上旅游业务，需要重视推动邮轮运输与陆路运输、航空运输等其他运输方式的协调发展，不断提高港口和船舶的科技含量及创新性。到2020年底，全球邮轮游客有望突破3000万人次，随着需求的增加，各国对邮轮行业的投资也不断增加，以承运能力来衡量的邮轮行业总体供给水平也不断提升。
邮轮的配套设施是一个巨大的综合配套设施，其包括了邮轮集散与交通枢纽中心配套设施与服务、邮轮政务与商务信息平台的配套与服务、邮轮设施及其信息平台等，其庞大的结构框架需要多元化的***来配合完成。
随着邮轮产业的大力发展，邮轮的载客量大幅度的提升，并且伴随着庞大的配套设施，邮轮的安全隐患也变的越来越多。然而，目前现有技术大都采用室内定位方式，由船上人员自行选择逃生路线，一旦遇到选择错误，则会出现危机。即使能够监控到部分区域的环境情况，会浪费大量时间，错过逃生的机会。
当在邮轮上逃生至安全地方后，还需要其他船只的救援才可以彻底摆脱危险，而现有的邮轮定位不确定，救援时间长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种邮轮远程救援***及其方法，其可以实现邮轮舱内人员的实时定位，并且可以实时监控邮轮舱内的环境，优化设计的采集周期和控制方式，节约了资源，降低了成本，并且为船上人员提供最优的逃生路线，并且可以准确发送位置至救援船只，节省救援时间，适用性强。
本发明提供了一种邮轮远程救援***，包括邮轮设置的监控平台、定位***、多个用户终端和船舱内布置的多个数据采集终端，以及远端设置的所述远程监控平台；监控平台、定位***、多个数据采集终端和多个用户终端之间双向通讯连接，监控平台与远程监控平台通过无线网络连接；
监控平台包括指挥中心、监控机房、服务器和通信设备；
船舱内每个路口都设置有4个数据采集终端，并且4个数据采集终端构成矩形；
数据采集终端包括外壳，MCU，指示灯，无线收发装置，拍摄装置及与其对应的补光灯，环境数据采集装置，其中指示灯，无线收发装置，拍摄装置及与其对应的补光灯，环境数据采集装置分别与MCU连接；数据采集终端在船舱内的位置已知；
定位***包括控制处理器，以及与控制处理器分别连接的GPS装置、惯导装置、第一收发装置和第二收发装置，其中第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息已知，第一收发装置、第二收发装置和GPS装置在投影平面上位于同一直线上，GPS装置包括发射器。
进一步地，外壳采用防火材料。
进一步地，环境数据采集装置包括气体传感器，粉尘传感器和/或辐射传感器。
进一步地，远程监控平台包括无线收发装置，以及与无线收发装置分别连接的服务器和监控终端。
进一步地，第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息为第一收发装置和第二收发装置与GPS装置之间的直线距离、垂直距离和高度差。
进一步地，所述无线网络为GPRS、3G、4G和/或WIFI网络。
进一步地，所述无线传输装置和线收发装置通过无线网路连接具体为通过卫星转发通讯。
本发明还提供了一种邮轮远程救援方法，顺序包括如下步骤：
(1)在邮轮静止的情况下，对邮轮定位***进行初始校准；
(2)拍摄环境图像和对应的环境数据，当采集的环境数据不在正常阈值范围内时，发送报警信息及采集到的环境数据至监控平台，并发出报警；
(3)监控平台控制控制定位***开始定位：
(4)船上人员配备有与其对应ID的用户终端，通过用户终端发送导航请求至监控平台；
(5)监控平台接收到用户终端发送导航请求后，立即启动所有数据采集终端的拍摄装置实时拍摄对应的环境图像，并实时呈现于监控终端上；
(6)用户终端发送定位信号至多个数据采集终端处，通过室内定位方法获取用户终端的位置信息；同时发送位置信息至用户终端和监控平台，监控平台根据用户终端的位置信息以及邮轮船舱内的环境情况，规划出最优逃生路径，并发送至用户终端；同时判断是否需要远程救援，如果是则发送位置信息至远程监控终端，进入步骤(7)，如果否则进入步骤(8)；
(7)远程监控终端接收到邮轮位置信息后进行救援；
(8)船上人员根据用户终端指示的最优逃生路径逃生。
进一步地，步骤(3)具体为：
(3.1)GPS装置接收来自卫星的卫星数据，通过控制处理器解算后获取自身的坐标G(x，y，z)；
(3.2)基于GPS装置的坐标G(x，y，z)，利用第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息，分别获得第一收发装置和第二收发装置的位置坐标；
(3.3)获取邮轮的航行速度v，利用惯导装置获取邮轮的惯导数据，比较获取的航行速度v与获取的惯导数据，如果满足阈值条件，则不对惯导装置进行补偿校正，进入下一步骤；如果不满足，则对惯导装置进行补偿校正；
(3.4)基于惯导装置实时获取惯导数据，当满足GPS定位条件时，利用GPS装置获取的定位信息作为邮轮的位置信息；当不满足GPS定位条件时，利用惯导数据作为辅助定位信息，结合GPS装置获取的历史定位信息进行解算获取邮轮的位置信息。
附图说明
图1为邮轮舱内结构示意图。
图2为数据采集终端结构示意图。
图3为数据采集终端电路结构原理图。
图4为邮轮安全预警逃生***结构示意图。
图5为定位***校准更新原理图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种邮轮远程救援***及其方法，如附图1-4所示，邮轮远程救援***包括监控平台、多个数据采集终端、多个用户终端、定位***以及远程监控平台。
其中监控平台包括指挥中心、监控机房、服务器和通信装置，监控平台、多个数据采集终端和多个用户终端之间双向通讯连接。指挥中心用于集中调度；监控机房用于实时的监控邮轮舱内的情况，并且根据邮轮舱内的异常情况(火灾，有害气体泄漏等)，规划出最优路线并发送至对应的用户终端，指引用户逃生；服务器用于存储各种监控信息；通信设备用于监控平台与多个数据采集终端和多个用户终端之间传输数据。
远程监控平台包括服务器、监控终端以及无线收发装置。当邮轮上的监控平台向远程监控平台发出求救时，可以将邮轮的位置通过无线网络发送至远程监控平台，这样远程监控平台可以邮轮的位置快速实施救援。邮轮上的监控平台与远程监控平台通过无线网路进行通讯传输的方式并不受限制，例如可以根据GPRS、3G、4G等通讯网络实现，也可以通过例如WIFI等无线传输方式实现。在一定的条件下，可以通过卫星转发的方式实现。
邮轮的准确位置可以让救援的船只快速的到达，节约救援时间。在确定邮轮的位置时，可以通过定位***来实现，具体的定位***包括设置于邮轮顶端的GPS装置(记为G点)，当满足GPS定位条件时，即可见卫星数量至少为4个时，GPS装置接收来自卫星的卫星数据，通过控制处理器解算后获取自身的坐标G(x，y，z)。定位***还包括设置于邮轮船尾的第一收发装置和设置于邮轮船头的第二收发装置，其中第一收发装置、第二收发装置和GPS装置在投影平面上位于同一直线上。第一收发装置和第二收发装置相对于GPS装置的位置信息已知。
GPS装置包括发射器，发射器在时刻ts同时向第一收发装置和第二收发装置发射信号，第一收发装置和第二收发装置接收到信号的时刻分别记为t1和t2。结合图5所示，邮轮在静止的情况下，GPS装置在G点发射信号后，第一收发装置或第二收发装置应当在P点接收到，GPS装置距离第一收发装置和第二收发装置的距离分别为r1和r2。
然而由于邮轮在航行的过程中具有一定的航行速度v，则会使得实际接收到信号的位置具有一定的偏差，例如在P’点处。P点和P’则具有一定的位移d，那么通过计算就可以得到邮轮的航行速度v，同时可以根据航行速度，对邮轮的位置坐标进行补偿校准，在GPS信号丢失时，利用此补偿校准的数据进行辅助定位，也可以对惯导设备、第一收发装置和第二收发装置等进行补偿校准，具体的：
R＝(t-ts)·c；
v＝d/c；
其中，c为光速，b为GPS装置距离第一收发装置和第二收发装置的垂直距离，a为第一收发装置或第二收发装置距离GPS装置的垂直距离。这样，通过计算就可以得到邮轮的航行速度v。
基于第一收发装置和第二收发装置的计算过程类似，原理都图5所示的那样。在实际的定位过程中，邮轮在静止的情况下，GPS装置距离第一收发装置2和第二收发装置的距离分别为r1和r2，GPS装置距离于第一收发装置和第二收发装置的垂直距离为b，第一收发装置和第二收发装置距离GPS装置的垂直距离分别为a1和a2，GPS装置与第一收发装置和第二收发装置的测量距离分别为R1和R2，d1和d2分别为基于第一收发装置和第二收发装置计算得到的位移，那么对于第一收发装置：
R1＝(t1-ts)·c，R2＝(t2-ts)·c；
正常来说，d1和d2的计算值应该是相同的，但是由于误差的存在，两个数值会有偏差，那么为了更加的客观，消除部分误差，令d＝(d1+d2)/2，则邮轮的航行速度v＝d/c。
这样，通过最终就可以得到邮轮的航行速度，以及邮轮的位置信息，以及利用邮轮的航行速度信息对邮轮进行位置信息的补偿校正，以及在GPS信号不可用时，利用邮轮的航行速度实现的辅助定位，以及对惯导设备的校准，以及和惯导设备配合进行的辅助定位等。
如附图2所示为数据采集终端1的结构示意图，数据采集终端1包括外壳，外壳采用防火材料制成；还包括MCU，指示灯2，无线收发装置3，拍摄装置4及与其对应的补光灯5，环境数据采集装置6。如附图3所示为数据采集终端电路结构原理图，其中指示灯2，无线收发装置3，拍摄装置4及与其对应的补光灯5，环境数据采集装置6分别与MCU连接。数据采集终端1在船舱内的位置已知。
指示灯2用于指示数据采集终端1的工作状态；无线收发装置3用于发射和接收来自用户终端的无线定位信号，通过将无线定位信号发送至MCU进行处理，得到用户终端的位置信息，还用于将用户终端的位置信息发送至监控平台；拍摄装置4用于拍摄环境图像信息，并实时传输至监控平台；环境数据采集装置6实时的采集当前环境的数据，当采集到的环境数据不在正常阈值范围内时，则发送环境异常信号至监控平台，同时发出报警声。
如附图1所示，船舱内布置了多个数据采集终端1，并且船舱内每个路口都设置有4个数据采集终端1，并且4个数据采集终端1构成矩形，
在没有出现危险情况时，如果所有设备都打开，则会浪费资源，那么打开船舱内每个路口都设置的4个数据采集终端中的其中一个，其余3个关闭，利用其中的一个就可以实现对应的环境监控，并且利用拍摄装置以第一周期采集对应的环境图像，利用环境数据采集装置以第二周期采集对应的环境数据，其中第一周期小于第二周期，关闭无线收发装置，这样更具重要程度以不同的周期采集，也可以节省资源。此外，当采集的环境数据当采集到的环境数据不在正常阈值范围内时，打开船舱内对应的路口设置的关闭的3个数据采集终端中的其中一个，以第三周期采集对应的环境数据，判断采集到的环境数据是否在正常阈值范围内，如果是则返回步骤，如果不是则进入下一步骤，其中第三周期大于第二周期，这样就确定了危险的存在，发送报警信息及采集到的环境数据至监控平台，并发出报警，提醒船上人员和监控平台。
船上人员位于船舱内的P点，配备有与其对应ID的用户终端。当出现危险情况时，船上人员通过用户终端发送导航请求至监控平台，监控平台接收到用户终端发送导航请求后，立即启动所有数据采集终端1的拍摄装置4，实时拍摄对应的环境的图像，并实时的呈现于监控终端上；同时用户终端发送定位信号至多个数据采集终端1处，通过现有的室内定位方法就可以实时的获取用户终端的位置信息，位置信息同时被发送至用户终端和监控平台。监控平台根据用户终端的位置信息以及邮轮船舱内的环境情况，规划出一条逃生路径，并发送至用户终端，用户终端根据逃生路径进行逃生。
具体的，本发明提供了一种邮轮远程救援方法，依次包括如下步骤：
在邮轮静止的情况下，对邮轮定位***进行初始校准，具体为：
(1.1)利用发射器在同一时刻发射信号至第一收发装置和第二收发装置，第一收发装置和第二收发装置分别接收发射信号，并分别记录接收到发射信号的时刻；
(1.2)分别计算相对于第一收发装置和第二收发装置的发射信号时刻和接收信号时刻的时间差，分别获取第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的初始测量距离；
(1.3)分别比较第一收发装置、第二收发装置与GPS装置的已知距离和初始测量距离之间的差值：如果差值为零，则进入下一步骤，如果差值不为零，则基于差值调整第一收发装置和第二收发装置相对于GPS装置的位置，使得第一收发装置、第二收发装置与GPS装置的距离与已知距离相同，返回步骤(1.1)。
利用拍摄装置以第一周期采集对应的环境图像，利用环境数据采集装置以第二周期采集对应的环境数据，其中第一周期小于第二周期，关闭无线收发装置；
当采集的环境数据当采集到的环境数据不在正常阈值范围内时，打开船舱内对应的路口设置的关闭的3个数据采集终端中的其中一个，以第三周期采集对应的环境数据，判断采集到的环境数据是否在正常阈值范围内，如果是则返回第一步骤，如果不是则进入下一步骤；其中第三周期大于第二周期；
发送报警信息及采集到的环境数据至监控平台，并发出报警；
监控平台控制打开所有数据采集终端，并且控制定位***开始定位：
GPS装置接收来自卫星的卫星数据，通过控制处理器解算后获取自身的坐标G(x，y，z)；
基于GPS装置的坐标G(x，y，z)，利用第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息，分别获得第一收发装置和第二收发装置的位置坐标；
获取邮轮的航行速度v，利用惯导装置获取邮轮的惯导数据，比较获取的航行速度v与获取的惯导数据，如果满足阈值条件，则不对惯导装置进行补偿校正，进入下一步骤；如果不满足，则对惯导装置进行补偿校正；
其中具体获取邮轮的航行速度v的方式为
令GPS装置距离于第一收发装置和第二收发装置的垂直距离为b，第一收发装置和第二收发装置距离GPS装置的垂直距离分别为a1和a2，GPS装置与第一收发装置和第二收发装置的测量距离分别为R1和R2，d1和d2分别为基于第一收发装置和第二收发装置计算得到的位移，计算方式如下：
R1＝(t1-ts)·c，R2＝(t2-ts)·c；
令d＝(d1+d2)/2，则邮轮的航行速度v＝d/c；
基于惯导装置实时获取惯导数据，当满足GPS定位条件时，利用GPS装置获取的定位信息作为邮轮的位置信息；当不满足GPS定位条件时，利用惯导数据作为辅助定位信息，结合GPS装置获取的历史定位信息进行解算获取邮轮的位置信息；
船上人员配备有与其对应ID的用户终端，通过用户终端发送导航请求至监控平台；
监控平台接收到用户终端发送导航请求后，立即启动所有数据采集终端的拍摄装置，以高于第一周期的采集周期实时拍摄对应的环境图像，并实时呈现于监控终端上；
用户终端发送定位信号至多个数据采集终端处，通过室内定位方法获取用户终端的位置信息；
同时发送位置信息至用户终端和监控平台，监控平台根据用户终端的位置信息以及邮轮船舱内的环境情况，规划出最优逃生路径，并发送至用户终端；同时判断是否需要远程救援，如果是则发送步骤得到的位置信息至远程监控终端，进入下一步骤，如果否则进入最后步骤；
远程监控终端接收到邮轮位置信息后进行救援；
船上人员根据用户终端指示的最优逃生路径逃生。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (9)

1.一种邮轮远程救援***，包括邮轮设置的监控平台、定位***、多个用户终端和船舱内布置的多个数据采集终端，以及远端设置的所述远程监控平台；监控平台、定位***、多个数据采集终端和多个用户终端之间双向通讯连接，监控平台与远程监控平台通过无线网络连接，其特征在于：
监控平台包括指挥中心、监控机房、服务器和通信设备；
船舱内每个路口都设置有4个数据采集终端，并且4个数据采集终端构成矩形；
数据采集终端包括外壳，MCU，指示灯，无线收发装置，拍摄装置及与其对应的补光灯，环境数据采集装置，其中指示灯，无线收发装置，拍摄装置及与其对应的补光灯，环境数据采集装置分别与MCU连接；数据采集终端在船舱内的位置已知；
定位***包括控制处理器，以及与控制处理器分别连接的GPS装置、惯导装置、第一收发装置和第二收发装置，其中第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息已知，第一收发装置、第二收发装置和GPS装置在投影平面上位于同一直线上，GPS装置包括发射器。
2.如权利要求1所述的生***，其特征在于：外壳采用防火材料。
3.如权利要求1所述的生***，其特征在于：环境数据采集装置包括气体传感器，粉尘传感器和/或辐射传感器。
4.如权利要求1所述的生***，其特征在于：远程监控平台包括无线收发装置，以及与无线收发装置分别连接的服务器和监控终端。
5.如权利要求1所述的生***，其特征在于：第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息为第一收发装置和第二收发装置与GPS装置之间的直线距离、垂直距离和高度差。
6.如权利要求1所述的生***，其特征在于：所述无线网络为GPRS、3G、4G和/或WIFI网络。
7.如权利要求1所述的***，其特征在于：所述无线传输装置和线收发装置通过无线网路连接具体为通过卫星转发通讯。
8.一种利用如上述权利要求1-7任一项所述的邮轮远程救援***的远程救援方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
（1）在邮轮静止的情况下，对邮轮定位***进行初始校准；
（2）拍摄环境图像和对应的环境数据，当采集的环境数据不在正常阈值范围内时， 发送报警信息及采集到的环境数据至监控平台，并发出报警；
（3）监控平台控制控制定位***开始定位：
（4）船上人员配备有与其对应ID的用户终端，通过用户终端发送导航请求至监控平台；
（5）监控平台接收到用户终端发送导航请求后，立即启动所有数据采集终端的拍摄装置实时拍摄对应的环境图像，并实时呈现于监控终端上；
（6）用户终端发送定位信号至多个数据采集终端处，通过室内定位方法获取用户终端的位置信息；同时发送位置信息至用户终端和监控平台，监控平台根据用户终端的位置信息以及邮轮船舱内的环境情况，规划出最优逃生路径，并发送至用户终端；同时判断是否需要远程救援，如果是则发送位置信息至远程监控终端，进入步骤（7），如果否则进入步骤（8）；
（7）远程监控终端接收到邮轮位置信息后进行救援；
（8）船上人员根据用户终端指示的最优逃生路径逃生。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）具体为：
（3.1） GPS装置接收来自卫星的卫星数据，通过控制处理器解算后获取自身的坐标G（x，y，z）；
（3.2）基于GPS装置的坐标G（x，y，z），利用第一收发装置和第二收发装置与GPS装置的相对位置信息，分别获得第一收发装置和第二收发装置的位置坐标；
（3.3）获取邮轮的航行速度v，利用惯导装置获取邮轮的惯导数据，比较获取的航行速度v与获取的惯导数据，如果满足阈值条件，则不对惯导装置进行补偿校正，进入下一步骤；如果不满足，则对惯导装置进行补偿校正；
（3.4）基于惯导装置实时获取惯导数据，当满足GPS定位条件时，利用GPS装置获取的定位信息作为邮轮的位置信息；当不满足GPS定位条件时，利用惯导数据作为辅助定位信息，结合GPS装置获取的历史定位信息进行解算获取邮轮的位置信息。
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