CN111258322A - 一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法。该装置包括：航行参数接收模块，用于接收多个航行参数，并发送至综合信息处理模块；综合信息处理模块，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，并发送至显示控制模块；显示控制模块，用于接收驾驶辅助影像，并控制显示模块将其显示出来。本发明能够方便船舶驾驶员能够直观的获取周围船舶大小、航行方向以及航速等信息，以及直观的获取航道信息、沉船位置灯塔方向以及位置等海图信息，显示的内容更加简化，便于快速准确区分确认。

Description

一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法。

背景技术

目前，船舶在航行中，驾驶员只能通过肉眼瞭望、雷达辅助、海图辅助等多方面辅助才能做出正确的驾驶指令。遇上海上常见的大雾、风暴等能见度差的天气时，只能依靠死盯雷达才能保证航行安全。而且，在大雾天气以及夜晚航行时，船舶驾驶员无法有效通过肉眼判别周围船只，而雷达显示只提供了二维平面图像，并无直观立体的显示设备可以直接观看海图雷达和实际船舶等航行的必要信息且雷达信息，因此，船舶驾驶员无法直观的获取周围船舶大小、航行方向以及航速等信息，以及无法直观的获取航道信息、沉船位置灯塔方向以及位置等海图信息。如雷达显示设备与海图叠加显示，会产生信息复杂、不便于快速准确区分确认的缺点。

因此，现有技术的船舶辅助驾驶设备无法直观立体的显示航行所需的全部有效信息，驾驶员往往需要在多设备间切换查看，信息综合性差。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法，以解决现有技术中船舶驾驶员无法直观的获取所在船舶周围物体信息的问题。

本发明的一个方面，提供了一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，包括：

航行参数接收模块，用于接收多个航行参数，并发送至综合信息处理模块；

综合信息处理模块，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，并发送至显示控制模块；

显示控制模块，用于接收驾驶辅助影像，并控制显示模块将其显示出来。

进一步地，综合信息处理模块包括：

驾驶辅助信息计算单元，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

驾驶辅助影像调取单元，用于接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送至显示控制模块。

进一步地，综合信息处理模块还包括：

驾驶辅助影像数据库，用于预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。

进一步地，显示模块为穿戴式显示模块。

进一步地，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

进一步地，综合信息处理模块将驾驶辅助影像无线发送至显示控制模块。

进一步地，综合信息处理模块通过蓝牙方式或者WIFI方式或者3G方式或者4G方式中的任一无线发送方式将驾驶辅助影像发送至显示控制模块。

本发明的第二个方面，提供了一种基于如上述中所述的装置实现的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，包括以下步骤：

S1、接收多个航行参数；

S2、根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像；

S3、将驾驶辅助影像显示出来。

进一步地，步骤S2包括以下步骤：

S21、利用驾驶辅助信息计算单元接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

S22、利用驾驶辅助影像调取单元接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送出去。

进一步地，步骤S2还包括步骤S20、利用驾驶辅助影像数据库预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。

进一步地，步骤S3中，利用穿戴式显示模块将驾驶辅助影像显示出来。

进一步地，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

本发明提供的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法，与现有技术相比具有以下进步：

本发明的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，最终由显示控制模块控制显示模块将其显示出来，方便船舶驾驶员能够直观的获取周围船舶大小、航行方向以及航速等信息，以及直观的获取航道信息、沉船位置灯塔方向以及位置等海图信息，显示的内容更加简化，便于快速准确区分确认。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置的器件连接框图；

图2为本发明实施例中一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法的步骤图；

图3为本发明方法实施例中步骤S2具体实施时的步骤图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供了一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法。

增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。

图1示意性示出了本实施例中一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置的器件连接框图。参照图1，本实施例的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，包括：

航行参数接收模块，用于接收多个航行参数，并发送至综合信息处理模块；

综合信息处理模块，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，并发送至显示控制模块；

显示控制模块，用于接收驾驶辅助影像，并控制显示模块将其显示出来。

本实施例的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，最终由显示控制模块控制显示模块将其显示出来，方便船舶驾驶员能够直观的获取周围船舶大小、航行方向以及航速等信息，以及直观的获取航道信息、沉船位置灯塔方向以及位置等海图信息，显示的内容更加简化，便于快速准确区分确认。

如图1，具体实施时，综合信息处理模块包括：

驾驶辅助信息计算单元，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

驾驶辅助影像调取单元，用于接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送至显示控制模块。

如图1，具体实施时，本实施例的综合信息处理模块还包括：

驾驶辅助影像数据库，用于预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。

利用驾驶辅助影像数据库预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像，既方便对驾驶辅助影像统一管理、及时更新，也便于驾驶辅助影像调取单元从中调取，提高工作效率。

具体实施时，显示模块为穿戴式显示模块。穿戴式显示模块优选为增强现实显示器，样式可以眼镜、头盔等形式，便于与驾驶员的视线视角以及头部运动相结合，能够直观、准确的看到所显示的驾驶辅助影像。

具体实施时，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

具体使用时，航行参数接收模块接收的多个航行参数也可以包括AIS(船舶自动识别***)设备需要传送周围船舶AIS信标信息、渔网信标信息等。以上多个航行参数可以根据具体的需要由用户自行选择，提高方法的适用性。

具体实施时，综合信息处理模块将驾驶辅助影像无线发送至显示控制模块。采用无线发送的方式有利于简化装置结构，提高传输效率。具体使用时，综合信息处理模块通过蓝牙方式或者WIFI方式或者3G方式或者4G方式中的任一无线发送方式将驾驶辅助影像发送至显示控制模块。上述几种无线发送方式的技术发展比较成熟，且成本不高，有利于本实施例装置的实现和维护，并降低整体成本。

图2示意性示出了本实施例中一种基于语音交互的船舶自动舵控制方法的步骤图。参照图2，本实施例的基于如上述实施例中所述的装置实现的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，包括以下步骤：

S1、接收多个航行参数；

S2、根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像；

S3、将驾驶辅助影像显示出来。

本实施例的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，最终由显示控制模块控制显示模块将其显示出来，方便船舶驾驶员能够直观的获取周围船舶大小、航行方向以及航速等信息，以及直观的获取航道信息、沉船位置灯塔方向以及位置等海图信息，显示的内容更加简化，便于快速准确区分确认。

具体实施时，如图3，步骤S2包括以下步骤：

S21、利用驾驶辅助信息计算单元接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

S22、利用驾驶辅助影像调取单元接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送出去。

具体实施时，如图3，步骤S2还包括步骤S20、利用驾驶辅助影像数据库预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。利用驾驶辅助影像数据库预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像，既方便对驾驶辅助影像统一管理、及时更新，也便于驾驶辅助影像调取单元从中调取，提高工作效率。

具体实施时，步骤S3中，利用穿戴式显示模块将驾驶辅助影像显示出来。穿戴式显示模块优选为增强现实显示器，样式可以眼镜、头盔等形式，便于与驾驶员的视线视角以及头部运动相结合，能够直观、准确的看到所显示的驾驶辅助影像。

具体实施时，步骤S1中，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

具体使用时，航行参数接收模块接收的多个航行参数也可以包括AIS设备需要传送周围船舶AIS信标信息、渔网信标信息等。以上多个航行参数可以根据具体的需要由用户自行选择，提高方法的适用性。

本实施例的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法的一个具体工作实施例为：利用驾驶辅助影像数据库预先存储驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像，方便管理和使用；船舶开始航行后，船舶上的各种设备如雷达、海图等会将采集的多个航行参数(如雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；此处不再一一列举)发送至航行参数接收模块，由航行参数接收模块将多个航行参数发送至综合信息处理模块；综合信息处理模块根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，如周围船舶轮廓形状，生成灯塔等海图信息的方位等，由于各个设备(如雷达、海图)之间的通信方式和协议不同，采集完的航行参数需要得到有效处理，如协议拆分、数据归类，同时还需要进行坐标信息转换。综合信息处理模块计算得到携带有显示位置信息的周围船舶信息，航行辅助信息、以及警告信息等，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将基于船体坐标系转的雷达数据换为头戴设备的视角坐标系数据，显示控制模块接收到驾驶辅助影像后，根据驾驶员正在查看的方向方位自动在现实图像的基础上生成虚拟船舶，海图浮标等信息，供驾驶员直观查看。以周围船舶为例，综合信息处理模块根据计算得到的一帧船舶信息，位置坐标(如北纬34°26.′4,东经126°11.′3),航速(30Kn),航向(25度)，A类船型(已知长度和宽度)，得到船模影像信息并发送至显示控制模块，显示控制模块控制显示模块将船模影像信息投影至视角坐标下对应位置，并显示A类船型示例图像。航道信息和灯塔沉船等信息一样的处理逻辑。

增强现实设备可以实现增强现实技术，当使用者佩戴这样的设备时可以直观的看到现实场景，也能看到数字虚拟合成的数字图像，从而使得使用者在真是场景的基础上感受到现实场景中无法看到或者不存在虚拟景物。本发明基于该技术的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置及方法，能够帮助船舶驾驶员直观的查看到船舶周围物体的信息，辅助驾驶，能够提高船舶驾驶的安全性。

上述装置实施例中的改进也属于方法实施例中的改进，方法实施例中不再赘述。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，包括：

航行参数接收模块，用于接收多个航行参数，并发送至综合信息处理模块；

综合信息处理模块，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，并发送至显示控制模块；

显示控制模块，用于接收驾驶辅助影像，并控制显示模块将其显示出来。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，综合信息处理模块包括：

驾驶辅助信息计算单元，用于接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

驾驶辅助影像调取单元，用于接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送至显示控制模块。

3.根据权利要求2所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，综合信息处理模块还包括：

驾驶辅助影像数据库，用于预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。

4.根据权利要求3所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，显示模块为穿戴式显示模块。

5.根据权利要求4所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

6.根据权利要求5所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，综合信息处理模块将驾驶辅助影像无线发送至显示控制模块。

7.根据权利要求6所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助装置，其特征在于，综合信息处理模块通过蓝牙方式或者WIFI方式或者3G方式或者4G方式中的任一无线发送方式将驾驶辅助影像发送至显示控制模块。

8.一种基于如权利要求1所述的装置实现的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收多个航行参数；

S2、根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像；

S3、将驾驶辅助影像显示出来。

9.根据权利要求8所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21、利用驾驶辅助信息计算单元接收多个航行参数，并根据多个航行参数计算得到驾驶辅助信息，将驾驶辅助信息发送至驾驶辅助影像调取单元；

S22、利用驾驶辅助影像调取单元接收驾驶辅助信息，并从预存的驾驶辅助影像中调取与其对应的驾驶辅助影像，将该驾驶辅助影像发送出去。

10.根据权利要求9所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S2还包括步骤S20、利用驾驶辅助影像数据库预存驾驶辅助信息及其映射的驾驶辅助影像。

11.根据权利要求10所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S3中，利用穿戴式显示模块将驾驶辅助影像显示出来。

12.根据权利要求11所述的基于增强现实技术的船用驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S1中，航行参数接收模块接收的多个航行参数包括：

雷达发送的周围船舶的位置信息、航向信息、船长信息、船名呼号信息、航速信息、历史尾迹信息、与本船的相遇时间信息和碰撞预测信息；

海图发送的航道坐标信息、航行浮漂位置坐标信息、沉船位置坐标信息、航道水深信息；

计程仪发送的航速信息和流速流向信息；

舵角指示***发送的舵角信息；

主机指示***发送的主机转速信息。

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