CN206400639U - 基于雷达的智能航道卡口船舶监管*** - Google Patents
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Abstract
基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，包括岸基雷达、CCTV***、船载设备接收***、多传感器融合***和监管中心。CCTV***包括定向CCTV设备和联动CCTV设备；航道卡口两侧的岸基上均设有至少一台定向CCTV设备。船载设备接收***用于接收船载设备发出的AIS与VITS信号；岸基雷达、CCTV***和船载设备接收***均与监管中心通过网络相连接；多传感器融合***内置在监管中心中，多传感器融合***能将监管中心接收的AIS与VITS信号与雷达信号进行融合。本申请采用岸基雷达作为主要探测和抓拍触发设备，结合AIS、VITS信息接收、CCTV抓拍等，通过多传感器信息融合，为航道船舶管理提供了一种有效监管方案与高效可用的监管***。
Description
技术领域
本实用新型涉及航道船舶监管领域，特别是一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***。
背景技术
目前，对于江河湖泊等内河航道内船舶的监管缺乏有效的技术手段，船舶抓拍、船名识别、流量统计、违章提示、安全告警、日夜监管、事中事后取证等在内河航运、监管等有关领域中的应用需求日益强烈，但至今没有一套有效的综合监管***能够实现这些功能。
目前对于船舶的监管主要依靠船载AIS、VITS等，这类设备按一定的时间周期传输信号，监管部门对于船舶位置、船名等信息接收延时，无法实现实时监管且由于此类设备属于船载设备，监管部门被动接收信息、信息真实性也无法掌控。
近年来CCTV设备广泛应用于道路卡口、收费站、门禁等***中，有效地实现了陆地上视频监管与有图像抓拍等功能。在河流航运领域，由于船舶在航道内的位置不确定、船舶吃水受载重影响、丰水枯水期变化、船名易受遮挡、河流气象水文条件等许多实际情况，使得仅仅依靠CCTV设备，在航道监管中很难实现及时触发、有效抓拍，以及全天时、全天候的监管。
雷达探测设备是一种基于电磁波发射与接收技术的主动探测设备，经过几十年的不断发展完善，已经从军用领域转到民用领域，并广泛应用于船舶导航，江河海洋船舶交通管理***中。
本申请将岸基监管雷达应用于航道船舶监管，结合CCTV、AIS、VITS设备形成卡口抓拍***，融合多传感器信息，可以有效克服单一传感器缺点，实现有效的航道卡口船舶监管。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，该基于雷达的智能航道卡口船舶监管***采用岸基雷达作为主要探测和抓拍触发设备，结合AIS、VITS信息接收、CCTV抓拍等，通过多传感器信息融合，为航道船舶管理提供了一种有效监管方案与高效可用的监管***。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，包括岸基雷达、CCTV***、船载设备接收***、多传感器融合***和监管中心。
岸基雷达设置在航道卡口一侧的岸基上，岸基雷达包括天线转台单元、收发机单元和信号处理单元。
CCTV***包括至少两台定向CCTV设备和至少一台联动CCTV设备。
航道卡口两侧的岸基上均设置有至少一台定向CCTV设备；定向CCTV设备用于航道卡口区段内船舶的定点抓拍。
联动CCTV设备设置在航道卡口一侧的岸基上，联动CCTV设备用于航道卡口区段内船舶漏拍时的补拍或重点关注船舶的全程联动跟踪记录。
船载设备接收***用于接收船载设备发出的AIS与VITS信号。
岸基雷达、CCTV***和船载设备接收***均与监管中心通过网络相连接；多传感器融合***内置在监管中心中，多传感器融合***能将监管中心接收的AIS与VITS信号与雷达信号进行融合。
所述多传感器融合***为异类多传感器。
CCTV***包括两台定向CCTV设备和一台联动CCTV设备，两台定向CCTV设备分别设置在航道卡口的两侧岸基上且错开布置，联动CCTV设备设置在位于两台定向CCTV设备之间的一侧岸基上。
两台定向CCTV设备之间的垂直距离为200米。
岸基雷达、定向CCTV设备和联动CCTV设备在架设时，与航道卡口岸边的距离均相距为5米。
岸基雷达的架设高度为2米。
岸基雷达为X波段岸基雷达，岸基雷达中的天线转台单元采用水平极化天线。
本实用新型采用上述结构后，采用雷达作为主要探测和抓拍触发设备，结合AIS、VITS信息接收、CCTV抓拍等，通过多传感器融合***，形成一套完整的应用***，从而能够实现过卡船舶抓拍、船名识别、船舶信息存储、流量统计、违章与危险告警、记录与回放或历史船舶识别等功能，为航道船舶管理提供了一种有效监管方案与高效可用的监管***。另外，本申请的监控中心采用网络化管理，可无人职守，可远程控制与参数配置。
附图说明
图1显示了本实用新型一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***的结构示意图。
图2显示了岸基雷达架设示意图。
图3显示了CCTV***架设示意图。
其中有：1.岸基雷达；21.定向CCTV设备；22.联动CCTV设备；3.船载设备信息接收***；4.监管中心；5.无线网桥；6.路由器；7.船只。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，包括岸基雷达1、CCTV***、船载设备接收***3、多传感器融合***和监管中心。
岸基雷达设置在航道卡口一侧的岸基上，岸基雷达优选为X波段岸基雷达，岸基雷达包括天线转台单元、收发机单元和信号处理单元。
根据不同航道地理条件、气象水文环境，岸基雷达中的天线转台单元优选采用水平极化天线，并根据需要选择合适的方位分辨率合适和收发机功率。另外，上述信号处理单元能实现河流航道内船舶主动探测，定位与跟踪。
CCTV***包括至少两台定向CCTV设备21和至少一台联动CCTV设备22。
其中，航道卡口两侧的岸基上均设置有至少一台定向CCTV设备；定向CCTV设备用于航道卡口区段内船舶的定点抓拍。
联动CCTV设备设置在航道卡口一侧的岸基上，联动CCTV机身不会移动，但其摄像头会自动跟着目标转动，并自动调焦等。联动CCTV设备用于航道卡口区段内船舶漏拍时的补拍或重点关注船舶的全程联动跟踪记录，以及必要时对航道卡口内时况的录像。
首先在河流A、B两岸选择若干个架设点，用于放置岸基雷达和CCTV***。通常岸基雷达只需要一台，定向CCTV设备需要两台，两台定向CCTV设备要分别放置于河流两岸，用于抓拍船舶两侧。联动CCTV设备需要一台，联动CCTV设备能够实现对卡口区段内的船舶实现跟踪拍摄。
岸基雷达在架设时，受雷达工作特性的影响，雷达架设高度与离岸距离需要根据现场地理条件计算确定。如图2所示，优选在离航道卡口岸边的距离为5米处进行架设，架设高度优选为2米，这样，岸基雷达仅有22°的监测盲区，监测范围广，使得整个航道都在雷达信号的覆盖范围内，能实现对河流航道内所有船舶进行主动探测，定位与跟踪。
CCTV***的优选架设方式，如图1和图3所示，定向CCTV设备和联动CCTV设备在架设时，与航道卡口岸边的距离均优选相距为5米。
两台定向CCTV设备分别设置在航道卡口的两侧岸基上且错开布置，错开间距优选为200米，也即两台定向CCTV设备之间的垂直距离为200米。
联动CCTV设备设置在位于两台定向CCTV设备之间的一侧岸基上。
上述定向CCTV设备和联动CCTV设备均优选采用网络摄像机，定向CCTV设备和联动CCTV设备均能实现抓拍并自动传输回图像信息，也可以根据控制协议由中心客户端软件实现远程控制，包括调整焦距、方位等，CCTV设备具备星光级红外功能，可夜间抓拍，必要时还可以增加补光设备。
定向CCTV设备的型号优选为DS－2CD2A20F ，200万像素，4mm焦距，85°视角红外距离120米。
联动CCTV设备的型号优选为DS－2DF8223IW，200万像素，5.9－135.7 的23倍变焦，200米红外，PELCO—D联动协议。
船载设备接收***用于接收船载设备发出的AIS与VITS信号。船载设备接收***采用通用的接收设备，用于接收船载设备定时发送的船舶信息并传送给监管中心。监管中心接收到这些信息后，能用于船舶数据库建立与船舶识别。
岸基雷达、CCTV***和船载设备接收***均与监管中心通过内网或外网等网络相连接。在航道卡口区段，架设多个智能卡口区段内多点架设设备，所有设备的数据通过网络归集到一个点后，连接内网或专网传输到监管中心。如图1所示，河流两岸采用无线网桥5点对点通信方式，将各点数据归集到路由器6后，传输到监管中心5。
多传感器融合***内置在监管中心中，多传感器融合***为异类多传感器。多传感器融合***进行数据融合为现有技术，如201510880435.4中已有使用，本申请未对多传感器融合***本身进行改进。
多传感器融合***能将监管中心接收的AIS与VITS信号与雷达信号进行融合，具体融合方法为现有技术，这里不再赘述。多传感器融合***能将***中主动与被动感知设备接收到的各类数据整合、分析，为船舶抓拍、识别、跟踪提供基础。
CCTV***的抓拍工作流程从岸基雷达探测开始，原始雷达回波信号传输给信号处理器，由信号处理器中的雷达信号处理算法完成船舶定位与跟踪，判断船只进出卡口区段，并将雷达信号传输给监管中心。监管中心在接收AIS与VITS等信号后，通过多传感器融合***，将接收到的AIS与VITS等信号与接收到的雷达信号进行融合。然后，监管中心将根据融合结果，选择对应的定向CCTV设备或联动CCTV设备进行抓拍或补拍，抓拍后将图像信号传送回监管中心显示与存储。
监管中心可采用已有的VITS船舶交通管理***，具有常用的雷达信号处理模块、异类传感器融合处理模块、数据库模块和数据存储与显示模块，能通过海图直观展示船舶实时航行状态，可选择展示船舶信息或图像信息。船舶信息包括船名、船型、吃水、船员信息、载货信息等。
根据需要，监管中心能够存储船舶信息、统计分析船舶数据，为每一艘经过卡口的船舶建立结构化的数据，为统计卡口船舶流量、提取船舶特征数据，调用与显示船舶照片、历史船舶识别提供数据基础。
监管中心具备开放化的数据接口，标准的数据格式，可为其他***提供数据共享与支持。
本申请的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，能用于船舶处于普通工部、双船并行或对遇、多船并行、舰队过卡等工况时的抓拍。
工况一、双船前后距离较近，尾浪干扰等。
传统的依靠图像识别进行抓拍的方法，通常依靠特征图形识别，特定区域入侵发现等方式抓拍物体，在运河等河流中运用此类方法时，当两船前后航行距离较近时，容易受到前船尾浪影响，“前船－尾浪－后船”在图像上易被误判为同一船只，使后船未被识别。而基于雷达回波的抓拍***在这种情况下，不会受尾浪影响。
工况二：双船并行，被遮挡船舶的抓拍。
当双船并行时，仅依靠摄像头无法发现被遮挡船只，运用雷达回波探测到抓拍点有船只被遮挡，雷达跟踪对岸船只并调用用对岸的定向CCTV设备或联动CCTV设备完成抓拍，有效实现这一工况下的抓拍。
工况三：多船并行，中间船舶联动抓拍
运河航道由于受到宽度限制，通常不会出现多于三条船并行的工况，多船并行的抓拍模式以三条船并为例，主要针对中间船舶。在三船同时过抓拍点时，同时受到两侧船舶的遮挡，通常情况下，仅依靠摄像头无法实现对中间船舶的有效抓拍。依靠基于雷达的船舶监管***，主要依靠雷达回波识别目标，在这种工况下，可有效跟踪中间船只，并调用具有联动功能的联动CCTV设备，可在整个卡口航道区段较长的时间段内选择合适的时机，完成对中间船只的跟踪抓拍。
工况四：“船队”过卡逐一抓拍
船队过卡是最复杂的工况，监管中通常希望能对船队中每一艘船舶分别进行抓拍，由于受船只载货类型的影响，船队外形特征受到影响，且船队中所有船只船型并不一致，基于雷达的监管***，可根据雷达回波对船队进行回波特征提取实现逐一抓拍。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：包括岸基雷达、CCTV***、船载设备接收***、多传感器融合***和监管中心；
岸基雷达设置在航道卡口一侧的岸基上，岸基雷达包括天线转台单元、收发机单元和信号处理单元；
CCTV***包括至少两台定向CCTV设备和至少一台联动CCTV设备；
航道卡口两侧的岸基上均设置有至少一台定向CCTV设备；定向CCTV设备用于航道卡口区段内船舶的定点抓拍；
联动CCTV设备设置在航道卡口一侧的岸基上，联动CCTV设备用于航道卡口区段内船舶漏拍时的补拍或重点关注船舶的全程联动跟踪记录；
船载设备接收***用于接收船载设备发出的AIS与VITS信号；
岸基雷达、CCTV***和船载设备接收***均与监管中心通过网络相连接；多传感器融合***内置在监管中心中，多传感器融合***能将监管中心接收的AIS与VITS信号与雷达信号进行融合。
2.根据权利要求1所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：所述多传感器融合***为异类多传感器。
3.根据权利要求1所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：CCTV***包括两台定向CCTV设备和一台联动CCTV设备，两台定向CCTV设备分别设置在航道卡口的两侧岸基上且错开布置，联动CCTV设备设置在位于两台定向CCTV设备之间的一侧岸基上。
4.根据权利要求3所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：两台定向CCTV设备之间的垂直距离为200米。
5.根据权利要求1所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：岸基雷达、定向CCTV设备和联动CCTV设备在架设时，与航道卡口岸边的距离均相距为5米。
6.根据权利要求5所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：岸基雷达的架设高度为2米。
7.根据权利要求1或6所述的基于雷达的智能航道卡口船舶监管***，其特征在于：岸基雷达为X波段岸基雷达，岸基雷达中的天线转台单元采用水平极化天线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170811 |
|
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