CN112820148B - 一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，包括：针对所有目的地录入既定的船舶航行路线；为每条船舶航行路线预设不同的告警参数，包括告警类型和与告警类型相对应的告警阈值；接收船舶的综合信息，获取船舶的目的地，并加载对应的船舶航行路线及告警参数；对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，再对不同的告警等级进行累加，获得综合告警；最终根据***产生的综合告警展示并提醒告警信息。不同于传统VTS中对船舶安全预警通常采用的各个独立预警方式，本发明通过形成对船舶或区域的综合告警，为监管人员提供有效的预警，并辅助监管人员作出合理的交通组织管理。

Description

一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法

技术领域

本发明涉及船舶航行技术领域，尤其涉及一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法。

背景技术

船舶交通管理***(Vessel Traffic System)，是为保障船舶交通安全，提高船舶交通效率，保护水域环境，由主管机关设置的对船舶实施交通管制并提供咨询服务的***。随着水上交通运输行业的不断发展，水运的地位和作用逐渐提升，特别在长江、珠江等江海连接处，既有内河船通达，又有海船进出，通航环境复杂，航道航行路线多，船舶流量大、密度高、种类多，水上交通安全的敏感度高，安全要求高。而在这种区域，大型船舶的进出给周边的其他船舶的安全形势造成了较大的隐患，是海事监管部门重点监控的对象。

但是，目前的船舶交通管理***虽然有碰撞监测、搁浅监测、侵入预警等船舶航行安全预警功能，但这些预警的设置条件相对简单，且无效告警繁多，容易造成有效告警信息被淹没，特别是对大型船舶的***缺乏有效的监控手段，且在船舶航行安全监控中，没有结合船舶航行的路线上的不同关注重点进行有针对的安全告警等级的综合研判。

发明内容

本发明提供了一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，以解决现有的船舶交通管理***预警较为简单，且无效告警繁多，导致预警效率较低这一问题。

本发明提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，包括：

步骤1，针对所有目的地录入既定的船舶航行路线，所述船舶航行路线包括航行路线的宽度、上行方向、下行方向和边界；具体的，本发明中，为区别航行路线的上下行，规定进港方向为上行，出港方向为下行，航行路线的宽度为实际的宽度，航行路线中间线为默认航线。

步骤2，为每条所述船舶航行路线预设不同的告警参数，所述告警参数包括告警类型和与告警类型相对应的告警阈值，所述告警阈值用于确定告警等级；

步骤3，接收船舶的综合信息，获取所述船舶的目的地，加载与所述船舶的目的地对应的船舶航行路线及告警参数；

步骤4，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，对不同的告警等级进行累加，获得综合告警；

步骤5，根据***产生的综合告警展示并提醒告警信息。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤1包括：

步骤1-1，在电子海图上为每一个作为目的地的码头录入既定的船舶航行路线，所述码头包括港口码头和内河码头；

步骤1-2，在船舶进入监管辖区时，根据船舶自动识别***信息，获取船舶的目的地，根据所述船舶的目的地为船舶自动匹配航行路线；每个所述船舶的目的地均与一条航行路线一一对应。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤2，包括：

判断每条所述船舶航行路线的告警类型，所述告警类型包括能见度不良告警、碰撞告警、偏航告警、逆行告警、搁浅告警、禁锚告警、禁航告警和区域密度告警，其中：

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行能见度不良告警，即当所述船舶的能见度信息小于或等于能见度阈值时，进行所述能见度不良告警；本发明中，能见度信息由监管人员提前录入，按照能见度分别为1000m、500m、200m进行划分；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行碰撞告警，即以关注船舶为中心，当所述关注船舶与其他船舶之间的距离小于或等于碰撞距离阈值时，进行所述碰撞告警，碰撞距离阈值根据监管要求提前进行设置；本发明中，以关注的船舶为中心，重点关注船舶碰撞和侵入的情况，在关注船舶与其他船舶距离较远时，采用TCPA/DCPA方式进行计算，在距离较近时自动切换为侵入告警，通过安全距离进行计算；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行偏航告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，当所述船舶行驶出边界的距离大于或等于偏航距离阈值时进行偏航告警；本发明中，所述偏航告警分两种情况，一种是接近边界，一种是驶出边界，分别映射不同的告警等级；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行逆行告警，即在基于录入的所述船舶航行路线及中心线的基础上，当所述船舶的行驶方向与船舶航行路线中的上行方向和/或下行方向不符时，进行所述逆行告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行搁浅告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，根据所述航行路线所在区域结合电子海图的水深数据，自动生成不同的搁浅告警区域，根据船舶的吃水数据实时判断船舶即将进入的区域是否存在搁浅的危险；本发明中，若船舶存在搁浅的危险，则进行搁浅告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行禁锚告警，即在船舶航行路线上航行的船舶不允许抛锚，因此，当所述船舶的航行速度阈值时进行受禁锚告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行所述禁航告警，对于交通管制临时划定的禁航区，当所述船舶即将进入禁航区时***产生禁航告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行区域密度告警，当所述船舶航行路线中含有重点关注区域时，根据所述船舶当前的行驶速度，判断所述船舶进入重点关注区域的时间段内，在所述重点关注区域内其他船舶的数量是否超出阈值，若是，进行所述区域密度告警；所述重点关注区域包括交叉口和支流交汇处。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤2包括：判断所述每条船舶航行路线的告警类型后，确定每种告警类型的告警等级，其中：

所述能见度不良告警的告警等级根据船舶的能见度信息和能见度阈值的比较结果确定，包括：

当所述能见度信息大于第二能见度阈值且小于或等于第一能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为三级；当所述能见度信息大于第三能见度阈值且小于或等于第二能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为二级；当所述能见度信息小于或等于第三能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为一级；

所述碰撞告警的告警等级根据船舶与其他船舶之间的距离与碰撞距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第一碰撞距离阈值时，进行船舶碰撞告警的判断，采用TCPA/DCPA方式进行计算；

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第二碰撞距离阈值时，自动切换为对所述船舶侵入告警的判断，通过安全距离进行计算；

所述偏航告警的告警等级根据船舶与边界之间的距离与偏航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶位于航行路线内，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第一偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为三级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第二偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为二级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离大于第二偏航距离阈值，且小于第三偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为一级；

所述逆行告警的告警等级根据船舶的行驶方向与既定的上下行方向确定，包括：当船舶的行驶方向与既定的上下行方向不符时，确定所述逆行告警的告警级别为一级；

所述搁浅告警的告警等级根据船舶的进入搁浅区域的预估时间与时长阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第一时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第二时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第三时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

所述禁锚告警的告警等级根据船舶的航行速度与速度阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的航行速度小于或等于第一速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为三级；

当所述船舶的航行速度小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为二级；

当所述船舶的航行速度小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为一级；

所述禁航告警的告警等级根据船舶与禁航区之间的距离和禁航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第一禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为三级；

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第二禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为二级；

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第三禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为一级；

所述区域密度告警的告警等级根据在重点关注区域的船舶数量与数量阈值的比较结果确定，包括：

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第一数量阈值，且小于第二数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为三级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第二数量阈值，且小于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为二级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为一级。

进一步地，在一种实现方式中，所述船舶的进入搁浅区域的预估时间的计算包括：

基于录入的船舶航行路线区域内，***自动读取电子海图数据中的水深数据，并根据水深数据形成不同的水深区域；

当所述船舶进入辖区后，***通过AIS信息获取船舶的吃水信息；

通过对比各个区域的水深值和船舶的吃水，动态生成搁浅区；

当船舶在航行路线中行驶时，根据船舶当前航速和距离搁浅区域的距离，实时计算船舶进入搁浅区域的预估时间。

进一步地，在一种实现方式中，所述在重点关注区域的船舶数量的计算，包括：

根据所述船舶当前的行驶速度，以所述船舶进入重点关注区域的时刻作为计算起始时间，根据所述船舶当前行驶速度和航向计算船舶驶出重点关注区域的时间，以所述船舶驶出重点关注区域的时刻作为计算结束时间，在所述计算起始时间和计算结束时间之间的时间段内计算当前重点关注区域内船舶的数量。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤3包括：

步骤3-1，接收所述船舶的综合信息，所述船舶的综合信息包括雷达数据和船舶自动识别***数据；

步骤3-2，对所述雷达数据和船舶自动识别***数据进行融合处理，形成船舶综合航迹，当所述船舶进入监管辖区后，设置所述船舶为重点关注船舶；

步骤3-3，获取所述重点关注船舶的目的地，加载所述重点关注船舶的船舶航行路线以及与船舶航行路线对应的告警参数；

步骤3-4，在所述重点船舶的行驶过程中，实时计算所述重点船舶是否触发相应的告警条件。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤4包括：

步骤4-1，若在所述重点船舶的行驶过程中，所述重点船舶触发相应的告警条件，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，获得综合告警；

步骤4-2，对于不同的单类告警及告警等级，按照预设告警累加规则进行综合分析，确定所述综合告警的告警等级，所述综合告警的告警等级包括从高到低的一级告警、二级告警和三级告警。

进一步地，在一种实现方式中，所述步骤5包括：

步骤5-1，通过集中式的滚屏，提供告警显示窗口，采用列表的方式对单类告警信息进行展示，告警信息的排列按照时间顺序降序排列；

步骤5-2，所述告警信息的展示按照既定的规则采用不同的颜色展示；所述综合告警的颜色在船舶或区域上进行叠加显示。

本发明基于船舶路径规划，将船舶航行路线上关注的安全风险进行细化，并将不同的预警等级进行综合分析和累加，利用接收到的雷达、AIS信息的融合信息，实时计算船舶的航行行为是否触发了预警阈值，在船舶航行的过程中，不但实时监控船舶的航行动态，而且，通过结合船舶的航行目的地实时计算剩余路程及所需时间，为监管人员提供船舶航行的综合预警。

现有技术中，船舶交通管理***预警较为简单，且无效告警繁多，导致预警效率较低。而采用前述基于船舶路径规划的航行安全综合预警方法，将船舶航行路线上关注的安全风险进行细化，基于既定的航行路径，在船舶航行过程中，对可能产生的碰撞、偏航、搁浅、密度等告警进行综合研判，并将不同的预警等级进行综合分析和累加，利用接收到的雷达、AIS信息的融合信息，实时计算船舶的航行行为是否触发了预警阈值，在船舶航行的过程中，不但实时监控船舶的航行动态，而且，通过结合船舶的航行目的地实时计算剩余路程及所需时间，为监管人员提供船舶航行的综合预警，达到了为监管人员提供有效的预警信息并辅助监管人员作出合理的交通组织管理的效果。因此相对于现有技术，本发明提高了船舶预警的针对性，同时降低了无效告警的可能性，从而达到了提升预警效率的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例部分提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法的工作流程示意图；

图2是本发明实施例部分提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中的航行路线示意图；

图3是本发明实施例部分提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中的碰撞告警示意图；

图4是本发明实施例部分提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中的偏航告警示意图；

图5是本发明实施例部分提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中的综合告警示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例公开一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，本方法应用于沿海、沿江及港区水域综合型区域交通管理对船舶航行安全风险的监控与预警，特别在江海连接处，既有内河船通达，又有海船进出，通航环境复杂，航道航行路线多，船舶流量大、密度高、种类多，水上交通安全的敏感度高，安全要求高。而在这种区域，大型船舶的进出给周边的其他船舶的安全形势造成了较大的隐患，是海事监管部门重点监控的对象。

如图1所示，本实施例提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，包括：

步骤1，针对所有目的地录入既定的船舶航行路线，所述船舶航行路线包括航行路线的宽度、上行方向、下行方向和边界；本实施例中，规定进港方向为上行，出港方向为下行。如图2所示，AB为航行路线的上行边界，CD为航行路线的下行边界，EF为中心航线。

步骤2，为每条所述船舶航行路线预设不同的告警参数，所述告警参数包括告警类型和与告警类型相对应的告警阈值，所述告警阈值用于确定告警等级；

步骤3，接收船舶的综合信息，获取所述船舶的目的地，加载与所述船舶的目的地对应的船舶航行路线及告警参数；

步骤4，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，对不同的告警等级进行累加，获得综合告警；

步骤5，根据***产生的综合告警展示并提醒告警信息。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤1包括：

步骤1-1，在电子海图上为每一个作为目的地的码头录入既定的船舶航行路线，所述码头包括港口码头和内河码头；

步骤1-2，在船舶进入监管辖区时，根据船舶自动识别***(AutomaticIdentification System，AIS)信息，获取船舶的目的地，根据所述船舶的目的地为船舶自动匹配航行路线；每个所述船舶的目的地均与一条航行路线一一对应。如图2所示，目的地对应EF的中心航线，当船舶进入监管辖区后，***自动从AIS信息中提取船舶目的港信息，通过所述船舶目的地信息，***自动选择对应的中心航线，从而规划船舶进港的航行路线。本实施例中，所述***可以为船舶交通管理***，也可以为其他信息***。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤2，包括：

判断每条所述船舶航行路线的告警类型，所述告警类型包括能见度不良告警、碰撞告警、偏航告警、逆行告警、搁浅告警、禁锚告警、禁航告警和区域密度告警，其中：

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行能见度不良告警，即当所述船舶的能见度信息小于或等于能见度阈值时，进行所述能见度不良告警；本实施例中，能见度信息主要来自于当天的数据输入。

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行碰撞告警，即以关注船舶为中心，当所述关注船舶与其他船舶之间的距离小于或等于碰撞距离阈值时，进行所述碰撞告警，碰撞距离阈值根据监管要求提前进行设置；本实施例中，所述关注船舶如大型客船、危险品船等。

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行偏航告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，当所述船舶行驶出边界的距离大于或等于偏航距离阈值时进行偏航告警；本实施例中，所述偏航距离阈值根据监管要求提前进行设置。

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行逆行告警，即在基于录入的所述船舶航行路线及中心线的基础上，当所述船舶的行驶方向与船舶航行路线中的上行方向和/或下行方向不符时，进行所述逆行告警；本实施例中，所述上行方向一般为入港方向，所述下行方向一般为出港方向。

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行搁浅告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，根据所述航行路线所在区域结合电子海图的水深数据，自动生成不同的搁浅告警区域，根据船舶的吃水数据实时判断船舶即将进入的区域是否存在搁浅的危险；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行禁锚告警，即在船舶航行路线上航行的船舶不允许抛锚，因此，当所述船舶的航行速度阈值时进行受禁锚告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行所述禁航告警，对于交通管制临时划定的禁航区，当所述船舶即将进入禁航区时***产生禁航告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行区域密度告警，当所述船舶航行路线中含有重点关注区域时，根据所述船舶当前的行驶速度，判断所述船舶进入重点关注区域的时间段内，在所述重点关注区域内其他船舶的数量是否超出阈值，若是，进行所述区域密度告警；所述重点关注区域包括交叉口和支流交汇处。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤2包括：判断所述每条船舶航行路线的告警类型后，确定每种告警类型的告警等级，其中：

所述能见度不良告警的告警等级根据船舶的能见度信息和能见度阈值的比较结果确定，包括：

当所述能见度信息大于第二能见度阈值且小于或等于第一能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为三级；当所述能见度信息大于第三能见度阈值且小于或等于第二能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为二级；当所述能见度信息小于或等于第三能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为一级；具体的，本实施例中，能见度信息由监管人员根据当前气象信息提前录入***中，***按照能见度分别为1000m、500m、200m进行划分，并设定1000m为三级能见度不良告警，500m为二级能见度不良告警，200m为一级能见度不良告警。

所述碰撞告警的告警等级根据船舶与其他船舶之间的距离与碰撞距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第一碰撞距离阈值时，进行船舶碰撞告警的判断，采用TCPA/DCPA方式进行计算；

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第二碰撞距离阈值时，自动切换为对所述船舶侵入告警的判断，通过安全距离进行计算；

具体的，本实施例中，***对重点关注的船舶(多为大型船舶)启用航行路线规划的综合预警，本实施例中，若所述船舶的船长大于或等于200m，则确定所述船舶为重点关注的船舶。碰撞告警以关注的船舶为中心，重点关注关注的船舶与其他的船舶之间的船舶碰撞和侵入的情况，在关注船舶与其他船舶距离大于预设碰撞阈值时，本实施例中所述预设碰撞阈值为0.5nmile，采用TCPA/DCPA方式进行计算；在距离小于等于预设侵入阈值时，本实施例中所述预设侵入阈值为0.5nmile，自动切换为侵入告警，通过安全距离进行计算，如计算两船之间的直线距离；

如图3所示，关注船舶O在进入航行路线后，船舶P离O船距离大于0.5nmile时，计算两船的最近交汇时间和最近交汇距离，船舶Q进入船舶O的安全距离圈内，及两船距离小于等于0.5nmile时触发告警，当两船距离在0.5nmile与0.4nmile之间为三级告警，0.4nm与0.3nmile之间为二级告警，小于0.3nmile为一级告警。

所述偏航告警的告警等级根据船舶与边界之间的距离与偏航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶位于航行路线内，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第一偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为三级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第二偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为二级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离大于第二偏航距离阈值，且小于第三偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为一级；

具体的，本实施例中，所述偏航告警分两种情况，一种是接近边界，一种是驶出边界，分别映射不同的告警等级；如图4所示，A船位于航行路线内，且距离航行路线边界小于等于50m，触发三级偏航告警，B船位于航行路线外，且距离航行路线边界小于等于50m，触发二级偏航告警；C船位于航行路线外，且距离航行路线边界大于50m且小于100m，触发一级偏航告警。

所述逆行告警的告警等级根据船舶的行驶方向与既定的上下行方向确定，包括：当船舶的行驶方向与既定的上下行方向不符时，确定所述逆行告警的告警级别为一级。

所述搁浅告警的告警等级根据船舶的进入搁浅区域的预估时间与时长阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第一时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第二时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第三时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

具体的，本实施例中，基于录入的船舶航行路线区域内，***自动读取电子海图数据中的水深数据，并根据水深数据形成不同的水深区域，当船舶进入辖区后，***通过AIS信息获取船舶的吃水信息，通过对比各个区域的水深值和船舶的吃水，动态生成搁浅区，当船舶在航行路线中行驶时，根据船舶当前航速和距离搁浅区域的距离，实时计算船舶进入搁浅区域的预估时间，当时间≤5min出发三级告警，当时间≤2min出发二级告警，当时间≤1min出发以及告警。

所述禁锚告警的告警等级根据船舶的航行速度与速度阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的航行速度小于或等于第一速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为三级；

当所述船舶的航行速度小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为二级；

当所述船舶的航行速度小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为一级；

具体的，本实施例中，当船舶的航行速度低于某一范围时，***产生告警，当船舶航速≤2kn时出发三级告警，当船舶航速≤1kn时触发二级告警，当船舶航速≤0.5kn时触发一级告警。

所述禁航告警的告警等级根据船舶与禁航区之间的距离和禁航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第一禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为三级；

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第二禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为二级；

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第三禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为一级；

具体的，本实施例中，当船舶即将进入时***产生告警，当船舶距离禁航区≤2nmile时触发三级告警，距离禁航区≤1nmile时触发二级告警，距离禁航区≤0.5nmile时触发一级告警。

所述区域密度告警的告警等级根据在重点关注区域的船舶数量与数量阈值的比较结果确定，包括：

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第一数量阈值，且小于第二数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为三级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第二数量阈值，且小于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为二级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为一级。

具体的，本实施例中，当航行路线中含有重点关注区域，如交叉口、支流交汇处，根据船舶当前的行驶速度，判断该船进入重点关注区域的时间段内，其他船舶在该区域的数量是否超出阈值，从而给出告警提示；本实施例中，区域船舶数量的阈值可根据实际需要进行设置，具体的，如区域内船舶数量≥11艘/平方海里触发三级告警，船舶数量≥13艘/平方海里触发二级告警，船舶数量≥15艘/平方海里触发一级告警。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述船舶的进入搁浅区域的预估时间的计算包括：

基于录入的船舶航行路线区域内，***自动读取电子海图数据中的水深数据，并根据水深数据形成不同的水深区域；

当所述船舶进入辖区后，***通过AIS信息获取船舶的吃水信息；

通过对比各个区域的水深值和船舶的吃水，动态生成搁浅区；

当船舶在航行路线中行驶时，根据船舶当前航速和距离搁浅区域的距离，实时计算船舶进入搁浅区域的预估时间。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述在重点关注区域的船舶数量的计算，包括：

根据所述船舶当前的行驶速度，以所述船舶进入重点关注区域的时刻作为计算起始时间，根据所述船舶当前行驶速度和航向计算船舶驶出重点关注区域的时间，以所述船舶驶出重点关注区域的时刻作为计算结束时间，在所述计算起始时间和计算结束时间之间的时间段内计算当前重点关注区域内船舶的数量。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤3包括：

步骤3-1，接收所述船舶的综合信息，所述船舶的综合信息包括雷达数据和船舶自动识别***数据；具体的，本实施例中，***接收的船舶动态为雷达采集的雷达数据和船舶AIS设备上报的AIS数据进行融合后的综合航迹。

步骤3-2，对所述雷达数据和船舶自动识别***数据进行融合处理，形成船舶综合航迹，当所述船舶进入监管辖区后，设置所述船舶为重点关注船舶；具体的，本实施例中，当船舶进入船舶交通服务(vessel traffic service，VTS)辖区后，通过自动判断，如所述船舶的船长大于100m为大型船舶，或通过人工指定的方式，将所述船舶设置为重点关注船。

步骤3-3，获取所述重点关注船舶的目的地，加载所述重点关注船舶的船舶航行路线以及与船舶航行路线对应的告警参数；

步骤3-4，在所述重点船舶的行驶过程中，实时计算所述重点船舶是否触发相应的告警条件。

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤4包括：

步骤4-1，若在所述重点船舶的行驶过程中，所述重点船舶触发相应的告警条件，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，获得综合告警；

步骤4-2，对于不同的单类告警及告警等级，按照预设告警累加规则进行综合分析，确定所述综合告警的告警等级，所述综合告警的告警等级包括从高到低的一级告警、二级告警和三级告警。

本实施例中，不同于传统VTS中对船舶安全预警通常采用的各个独立预警方式，而是采用基于船舶航行路线的规划，将航行路线中各个关注的安全隐患进行综合，为每类安全预警划分不同的告警等级，再将不同等级的告警按照既定的累加规则进行综合，形成对船舶或区域的综合告警，从而为监管人员提供有效的预警，并辅助监管人员作出合理的交通组织管理。

具体的，本实施例中，告警累加规则见表1。

表1告警累加规则

告警等级	三级综合告警	二级综合告警	一级综合告警
				单类一级报警			√
单类二级报警		√
				单类三级报警	√
两类一级报警			√
				两类二级报警		√
两类三级报警	√
				两类：一级+二级			√
两类：二级+三级		√
				两类：一级+三级			√
多类一级报警(三类及以上)			√
				多类二级报警(三类及以上)			√
多类三级报警(三类及以上)		√

本实施例所述的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法中，所述步骤5包括：

步骤5-1，通过集中式的滚屏，提供告警显示窗口，采用列表的方式对单类告警信息进行展示，告警信息的排列按照时间顺序降序排列；

步骤5-2，所述告警信息的展示按照既定的规则采用不同的颜色展示；所述综合告警的颜色在船舶或区域上进行叠加显示。本实施例中，告警信息的展示按照既定的规则采用不同的颜色展示，如三级告警使用蓝色，二级告警使用黄色，一级告警使用红色；综合告警的颜色在船舶或区域上进行叠加显示，显示效果示意图如图5所示(颜色未示出)。

本发明基于船舶路径规划，将船舶航行路线上关注的安全风险进行细化，并将不同的预警等级进行综合分析和累加，利用接收到的雷达、AIS信息的融合信息，实时计算船舶的航行行为是否触发了预警阈值，在船舶航行的过程中，不但实时监控船舶的航行动态，而且，通过结合船舶的航行目的地实时计算剩余路程及所需时间，为监管人员提供船舶航行的综合预警。

现有技术中，船舶交通管理***预警较为简单，且无效告警繁多，导致预警效率较低。而采用前述基于船舶路径规划的航行安全综合预警方法，将船舶航行路线上关注的安全风险进行细化，基于既定的航行路径，在船舶航行过程中，对可能产生的碰撞、偏航、搁浅、密度等告警进行综合研判，并将不同的预警等级进行综合分析和累加，利用接收到的雷达、AIS信息的融合信息，实时计算船舶的航行行为是否触发了预警阈值，在船舶航行的过程中，不但实时监控船舶的航行动态，而且，通过结合船舶的航行目的地实时计算剩余路程及所需时间，为监管人员提供船舶航行的综合预警，达到了为监管人员提供有效的预警信息并辅助监管人员作出合理的交通组织管理的效果。因此相对于现有技术，本发明提高了船舶预警的针对性，同时降低了无效告警的可能性，从而达到了提升预警效率的效果。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，ROM)或随机存储记忆体(random access memory，RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (1)

1.一种基于航行路线规划的船舶航行安全综合预警方法，其特征在于，包括：

步骤1，针对所有目的地录入既定的船舶航行路线，所述船舶航行路线包括航行路线的宽度、上行方向、下行方向和边界；

步骤2，为每条所述船舶航行路线预设不同的告警参数，所述告警参数包括告警类型和与告警类型相对应的告警阈值，所述告警阈值用于确定告警等级；

步骤3，接收船舶的综合信息，获取所述船舶的目的地，加载与所述船舶的目的地对应的船舶航行路线及告警参数；

步骤4，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，对不同的告警等级进行累加，获得综合告警；

步骤5，根据***产生的综合告警展示并提醒告警信息；

所述步骤2，包括：

判断每条所述船舶航行路线的告警类型，所述告警类型包括能见度不良告警、碰撞告警、偏航告警、逆行告警、搁浅告警、禁锚告警、禁航告警和区域密度告警，其中：

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行能见度不良告警，即当所述船舶的能见度信息小于或等于能见度阈值时，进行所述能见度不良告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行碰撞告警，即以关注船舶为中心，当所述关注船舶与其他船舶之间的距离小于或等于碰撞距离阈值时，进行所述碰撞告警，碰撞距离阈值根据监管要求提前进行设置；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行偏航告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，当所述船舶行驶出边界的距离大于或等于偏航距离阈值时进行偏航告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行逆行告警，即在基于录入的所述船舶航行路线及中心线的基础上，当所述船舶的行驶方向与船舶航行路线中的上行方向和/或下行方向不符时，进行所述逆行告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行搁浅告警，即在基于录入的所述船舶航行路线的基础上，根据所述航行路线所在区域结合电子海图的水深数据，自动生成不同的搁浅告警区域，根据船舶的吃水数据实时判断船舶即将进入的区域是否存在搁浅的危险；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行禁锚告警，即在船舶航行路线上航行的船舶不允许抛锚，因此，当所述船舶的航行速度阈值时进行受禁锚告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行所述禁航告警，对于交通管制临时划定的禁航区，当所述船舶即将进入禁航区时***产生禁航告警；

判断所述每条船舶航行路线是否需要进行区域密度告警，当所述船舶航行路线中含有重点关注区域时，根据所述船舶当前的行驶速度，判断所述船舶进入重点关注区域的时间段内，在所述重点关注区域内其他船舶的数量是否超出阈值，若是，进行所述区域密度告警；所述重点关注区域包括交叉口和支流交汇处；

所述步骤2包括：判断所述每条船舶航行路线的告警类型后，确定每种告警类型的告警等级；

所述步骤5包括：将不同等级的告警按照既定的累加规则进行综合，形成对船舶或区域的综合告警；

所述累加规则包括：

若告警等级为单类一级报警、两类一级报警、两类一级报警和二级报警、两类一级报警和三级报警、三类及以上一级报警、三类及以上二级报警，所述对船舶或区域的综合告警为一级综合告警；

若告警等级为单类二级报警、两类二级报警、两类二级报警和三级报警、三类及以上三级报警，所述对船舶或区域的综合告警为二级综合告警；

若告警等级为单类三级报警、两类三级报警，所述对船舶或区域的综合告警为三级综合告警；

所述步骤1包括：

步骤1-1，在电子海图上为每一个作为目的地的码头录入既定的船舶航行路线，所述码头包括港口码头和内河码头；

步骤1-2，在船舶进入监管辖区时，根据船舶自动识别***信息，获取船舶的目的地，根据所述船舶的目的地为船舶自动匹配航行路线；每个所述船舶的目的地均与一条航行路线一一对应；

所述判断所述每条船舶航行路线的告警类型后，确定每种告警类型的告警等级，包括：

所述能见度不良告警的告警等级根据船舶的能见度信息和能见度阈值的比较结果确定，包括：

当所述能见度信息大于第二能见度阈值且小于或等于第一能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为三级；当所述能见度信息大于第三能见度阈值且小于或等于第二能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为二级；当所述能见度信息小于或等于第三能见度阈值时，确定所述能见度不良告警的告警等级为一级；

所述碰撞告警的告警等级根据船舶与其他船舶之间的距离与碰撞距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第一碰撞距离阈值时，进行船舶碰撞告警的判断，采用TCPA/DCPA方式进行计算；

当所述关注船舶与其他船舶的距离小于或等于第二碰撞距离阈值时，自动切换为对所述船舶侵入告警的判断，通过安全距离进行计算；

所述偏航告警的告警等级根据船舶与边界之间的距离与偏航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶位于航行路线内，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第一偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为三级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离小于或等于第二偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为二级；

当所述船舶位于航行路线外，且所述船舶与边界之间的距离大于第二偏航距离阈值，且小于第三偏航距离阈值时，确定所述偏航告警的告警等级为一级；

所述逆行告警的告警等级根据船舶的行驶方向与既定的上下行方向确定，包括：当船舶的行驶方向与既定的上下行方向不符时，确定所述逆行告警的告警级别为一级；

所述搁浅告警的告警等级根据船舶的进入搁浅区域的预估时间与时长阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间小于或等于第一时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为三级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间大于第一时长阈值且小于或等于第二时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为二级；

当所述船舶的进入搁浅区域的预估时间大于第二时长阈值且小于或等于第三时长阈值时，确定所述搁浅告警的告警等级为一级；

所述禁锚告警的告警等级根据船舶的航行速度与速度阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶的航行速度小于或等于第一速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为三级；

当所述船舶的航行速度大于第一速度阈值且小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为二级；

当所述船舶的航行速度大于第二速度阈值且小于或等于第二速度阈值时，确定所述禁锚告警的告警等级为一级；

所述禁航告警的告警等级根据船舶与禁航区之间的距离和禁航距离阈值的比较结果确定，包括：

当所述船舶与禁航区之间的距离小于或等于第一禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为三级；

当所述船舶与禁航区之间的距离大于第一禁航距离阈值且小于或等于第二禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为二级；

当所述船舶与禁航区之间的距离大于第二禁航距离阈值且小于或等于第三禁航距离阈值时，确定所述禁航告警的告警等级为一级；

所述区域密度告警的告警等级根据在重点关注区域的船舶数量与数量阈值的比较结果确定，包括：

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第一数量阈值，且小于第二数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为三级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第二数量阈值，且小于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为二级；

当所述在重点关注区域的船舶数量大于或等于第三数量阈值时，确定所述区域密度告警的告警等级为一级；

所述船舶的进入搁浅区域的预估时间的计算包括：

基于录入的船舶航行路线区域内，***自动读取电子海图数据中的水深数据，并根据水深数据形成不同的水深区域；

当所述船舶进入辖区后，***通过AIS信息获取船舶的吃水信息；

通过对比各个区域的水深值和船舶的吃水，动态生成搁浅区；

当船舶在航行路线中行驶时，根据船舶当前航速和距离搁浅区域的距离，实时计算船舶进入搁浅区域的预估时间；

所述在重点关注区域的船舶数量的计算，包括：

根据所述船舶当前的行驶速度，以所述船舶进入重点关注区域的时刻作为计算起始时间，根据所述船舶当前行驶速度和航向计算船舶驶出重点关注区域的时间，以所述船舶驶出重点关注区域的时刻作为计算结束时间，在所述计算起始时间和计算结束时间之间的时间段内计算当前重点关注区域内船舶的数量；

所述步骤3包括：

步骤3-1，接收所述船舶的综合信息，所述船舶的综合信息包括雷达数据和船舶自动识别***数据；

步骤3-2，对所述雷达数据和船舶自动识别***数据进行融合处理，形成船舶综合航迹，当所述船舶进入监管辖区后，设置所述船舶为重点关注船舶；

步骤3-3，获取所述重点关注船舶的目的地，加载所述重点关注船舶的船舶航行路线以及与船舶航行路线对应的告警参数；

步骤3-4，在所述重点关注 船舶的行驶过程中，实时计算所述重点关注 船舶是否触发相应的告警条件；

所述步骤4包括：

步骤4-1，若在所述重点关注 船舶的行驶过程中，所述重点关注 船舶触发相应的告警条件，对***给出的不同类型和不同等级的告警进行综合分析，获得综合告警；

步骤4-2，对于不同的单类告警及告警等级，按照预设告警累加规则进行综合分析，确定所述综合告警的告警等级，所述综合告警的告警等级包括从高到低的一级告警、二级告警和三级告警；

所述步骤5包括：

步骤5-1，通过集中式的滚屏，提供告警显示窗口，采用列表的方式对单类告警信息进行展示，告警信息的排列按照时间顺序降序排列；

步骤5-2，所述告警信息的展示按照既定的规则采用不同的颜色展示；所述综合告警的颜色在船舶或区域上进行叠加显示。

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