【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及航海與海事，特別是涉及一種錨泊船安全預警動態感知方法及系統。
技術介紹
1、為了避免在受限航行水域中發生潛在的碰撞風險和事故，海上的船舶應保持足夠的安全距離。特別是對于錨泊船，由于其較大的啟動慣性，大型錨泊船啟動發動機可能需要更長的準備時間，直到達到克服自身慣性所需的速度；在錨泊船主機啟動并克服自身慣性期間，錨泊船自身的發動機還未能提供前進動力，因此被視為水上無動力漂浮物體。然而在水深地形十分復雜的錨泊水域，錨泊船舶常常會收到外界環境的嚴重干擾，從而造成碰撞其他錨泊船的潛在危險。因此，能夠為錨泊船波提供安全的感知預警范圍，動態感知周圍環境的潛在風險十分重要。錨泊船舶的基于旋回半徑的運動軌跡可以作為潛在碰撞風險感知的預警參考，并能夠進一步幫助船舶駕駛員感知到潛在碰撞風險。錨泊船的安全旋回水域是保持錨泊船安全的預警區；所有海上船舶應遠離該區域，或者避免進入該區域，它是確保錨泊船舶安全的重要緩沖區。
2、海上交通安全可能受到遠洋船舶尺寸、航道環境、船舶機動性以及不同船舶之間高效溝通與合作的影響。隨著制造業的飛速發展，船舶的尺寸和體積也朝著大型化發展，導致特定水域和航道交通流密度劇增，海洋航道資源的可用性受到限制。此外，沿海港口錨地的建設和擴建也很難適應造船業的高速發展。繁忙的海上交通意味著原有的海洋和內陸水道變得擁擠和受限，這可能會導致更多的潛在海上風險和事故。大量遠洋船只也意味著港口和錨地更加擁擠。而那些無法靠近泊位的船只必須駛向沿海錨地等待港口安排和靠泊時間。特別是近幾年來，隨著水上交通流密度大幅增加，每
技術實現思路
1、為了準確感知識別碰撞風險，減少受限錨地水域的海上事故，本專利技術提出了一種錨泊船安全預警動態感知方法及系統，考慮錨鏈長度、錨地水深、船型、船舶定位精度、船舶主機啟動性能以及受限水域對船舶操縱性的影響，通過精準計算錨鏈長度、錨地水深、船舶尺寸、定位精度、主機啟動性能和受限水道對船舶機動性能的影響等錨泊船舶內部和外部潛在復雜相關變量進行建模，并且這種動態感知模型隨著不同的船舶參數和海底地形而變化。通過使用從船載自動識別系統中提取的真實錨泊船舶的動態和靜態數據，證明了所創建動態安全感知模型的有效性和實用性。實證結果表明，本專利技術可以為水上交通運輸工具中的所有類型的在航和錨泊船舶在即將進入或通過限制性沿海錨地時提供有安全預警信息。本專利技術有助于船舶安全導航與決策。
2、為此，本專利技術提供了以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種錨泊船安全預警動態感知方法，包括以下步驟：
4、獲取港口包括錨泊船舶的ais靜態和動態數據信息；
5、根據ais記錄船舶的航行狀態，篩選特定港口水域錨泊船信息，并獲取錨泊船的船舶型號和尺寸信息；根據港口水域的海圖信息，篩選該港口的錨泊船拋錨水域地形和外界環境條件數據信息；
6、基于錨泊船的船舶型號、尺寸信息、錨泊船拋錨水域地形和外界環境條件數據信息計算錨鏈長度、錨泊船定位誤差、錨位定位誤差、錨地水深、船舶尺寸、主機啟動性能和受限水道對船舶機動性能的影響；
7、基于錨鏈長度、錨泊船定位誤差、錨位定位誤差、錨地水深、船舶尺寸、主機啟動性能和受限水道對船舶機動性能的影響進行建模，得到錨泊船安全感知回旋半徑；
8、基于錨泊船安全感知回旋半徑進行錨泊船的動態安全預警。
9、進一步地，計算錨鏈長度，包括：
10、建立單錨拋錨船的錨鏈長度精確計算模型；將錨泊船錨鏈長度分為懸空水中的懸垂錨鏈部分以及海底部分提供附加抓力的平鋪錨鏈部分；計算懸垂錨鏈部分的水平投影錨鏈長度，單錨泊船錨鏈長度等于懸垂鏈水平投影加上海底平鋪錨鏈長度；
11、其中，懸垂鏈長度計算公式如下：
12、
13、平鋪鏈長度計算公式如下：
14、
15、出鏈總長度l計算公式如下：
16、
17、其中，to表示作用在船體上的水平外力，wc表示錨鏈在水中單位長度的重量；lc表示懸鏈線部分的長度，h表示從錨鏈孔到海底的長度；其中，lh表示平鋪錨鏈的長度，wa表示錨鏈在空中單位長度的重量，ηa和ηc分別表示錨的抓力系數和錨鏈的抓力系數。
18、進一步地，錨泊船定位誤差為船載gps設備定位誤差。
19、進一步地，主機啟動性能對船舶機動性能的影響，包括：
20、主機啟動所需時間以及主機啟動至船舶獲取足夠動力的啟動距離計算公式如下：
21、
22、
23、其中，ts表示主機啟動時間，ss主機啟動慣性距離，δ為船舶排水噸位，vo表示對地速度，ro表示抵消船體外部阻力所需速度，ro是一個經驗常數9.8kn。
24、進一步地，受限水道對船舶機動性能的影響，包括：
25、受限水域對錨泊船機動性的影響是船舶吃水深度的5倍；
26、船舶排水噸位δ計算公式如下：
27、δ＝cblbdm；
28、其中，cb表示系數，從船舶的結構參數中獲得，l表示總長度，b是寬度，dm表示船舶中部吃水深度。
29、進一步地，還包括：根據采用arcgis與ais系統實測的旋回半徑，對比模型構建得到的錨泊船安全感知旋回半徑，驗證模型的有效性。
30、進一步地，錨泊船安全感知回旋半徑r計算公式如下：
31、r＝ra+l0+2r+δr；
32、δr＝ss+5dm；
33、其中，ra為錨鏈的水平投影長度，lo為錨鏈出鏈總長度，r表示設備定位誤差，δr表示啟動性能和受限水域對感知半徑的影響距離，ss為主機啟動慣性距離，dm表示船舶中部吃水深度。
34、本專利技術還提供了一種錨泊船的動態安全預警系統，包括：
35、數據獲取模塊，獲取港口包括錨泊船舶的ais靜態和動態數據信息；
36、數據處理模塊，根據ais記錄船舶的航行狀態，篩選特定港口水域錨泊船信息，并獲取錨泊船的船舶型號和尺寸信息；根據港口水域的海圖信息，篩選該港口的錨泊船拋錨水域地形和外界環境條件數據信息；基于錨泊船的船舶型號、尺寸信息、錨泊船拋錨水域地形和外界環境條件數據信息計算錨鏈長度、錨泊船定位誤差、錨位定位誤差、錨地水深、船舶尺寸、主機啟動性能和受限水道本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，計算錨鏈長度，包括：
3.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，錨泊船定位誤差為船載GPS設備定位誤差。
4.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，主機啟動性能對船舶機動性能的影響，包括：
5.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，受限水道對船舶機動性能的影響，包括：
6.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，還包括：根據采用ArcGIS與AIS系統實測的旋回半徑，對比模型構建得到的錨泊船安全感知旋回半徑，驗證模型的有效性。
7.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，錨泊船安全感知回旋半徑R計算公式如下：
8.一種錨泊船的動態安全預警系統，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的一種錨泊船的動態安全預警系統，其特征在于，還包括：模型驗證模
...【技術特征摘要】
1.一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，計算錨鏈長度，包括：
3.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，錨泊船定位誤差為船載gps設備定位誤差。
4.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，主機啟動性能對船舶機動性能的影響，包括：
5.根據權利要求1所述的一種錨泊船的動態安全預警方法，其特征在于，受限水道對船舶機動性能的影響，包括：
6.根據權利要求1所述的一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張澤國，尹建川，王立軍，曹亮，
申請(專利權)人：廣東海洋大學，
類型：發明
國別省市：
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