一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，包括：（1）在船载终端计算机上提供电子航道图；（2）确定航道中的船舶适航区域；（3）接收虚拟航标数据；（4）根据接收的虚拟航标数据调整船舶适航区域；（5）将调整后的船舶适航区域和虚拟航标显示在电子航道图上。本发明专利技术的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，将通过虚拟航标调整的当前水流条件下适合该船航行的区域显示在电子航道图上，可以帮助船舶确定是否航行在适航区域内，从而降低船舶事故发生的几率。
Design method of virtual navigation mark system
A method includes generating virtual navigation in electronic charts: (1) in the ship terminal computer to provide electronic navigation chart; (2) to determine the seaworthiness of the ship in the channel region; (3) receiving virtual navigation data; (4) according to the virtual ship navigation data received (airworthiness regional adjustment; 5) will ship navigable areas after adjustment and virtual display in the electronic map navigation channel. The invention of the method of virtual navigation in electronic navigation chart, the flow conditions will be adjusted by the virtual navigation for the ship sailing area displayed in the electronic chart, can help determine whether the ship sailing in the navigable areas, thereby reducing the probability of ship accidents.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，尤其是基于实时数据的在电子航道图上生成虚拟航标的方法。
技术介绍
航运作为国家战略性基础产业，是综合运输体系的重要组成部分，也是实现经济社会可持续发展的重要战略资源。而航道数字化是航运信息化的重要组成部分与发展趋势，对内河航运的安全与高效管理有着举足轻重的作用。航标是航行标志的简称，指标示航道方向、界限与碍航物的标志，包括过河标、沿岸标、导标、过渡导标、首尾导标、侧面标、左右通航标、示位标、泛滥标和桥涵标等。是帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的人工标志。虚拟航标（VirtualAidtoNavigation）是指物理上不存在，由经授权的助航服务提供部门发布能在导航系统中显示的数字信息物标。作为一门综合多种信息技术手段的新兴航标应用技术，虚拟航标是现代化航标体系的重要组成部分，是继视觉航标、无线电航标之后国际航标学会认可的，旨在提升和增强航标管理机关的航标助航服务能力的现代化技术手段。目前常用的是基于船舶自动识别系统（AutomaticIdentificationSystem，简称AIS）的AIS虚拟航标，原理是AIS将管理区域内的航标信息实时动态地传送给用户，使得指定位置的航标符合显示在电子海图上。由虚拟航标构成的系统称为虚拟航标系统。通常，在服务器端统一管理虚拟航标数据，包括添加、删除、修改等。各船载客户端通过数据更新实时获取最新的虚拟航标数据，通过数字航道系统解读后，将航标信息输出到电子航道图中显示。这样，航标符号会出现在电子航道图中没有实际航标存在的特定位置，结合电子航道图实现类似于实体航标的导航功能。然而，通常虚拟航标都显示在普通航道图上，不能及时准确地反映水流的实时变化对航道通航能力的影响。因此，从微观层面考虑航道的通航能力，确定船舶适航区域，进而在电子航道图上生成虚拟航标的方法，仍然是航道相关部门、航运公司与船主关心的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，尤其是以下技术方案所确定的在电子航道图上生成虚拟航标的方法。1、一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，包括：（1）在船载终端计算机上提供电子航道图；（2）确定航道中的船舶适航区域；（3）接收虚拟航标数据；（4）根据接收的虚拟航标数据调整船舶适航区域；（5）将调整后的船舶适航区域和虚拟航标显示在电子航道图上。2、根据技术方案1的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，其中所述确定航道中的船舶适航区域包括：步骤100，输入船舶参数，船舶参数主要包括船长、船宽、船高与吃水；输入船舶参数可以有两种方式；一种是从数据库中选择已备案的船舶，可以从数据库中选择一条需要船舶，选择好后该船舶的参数信息（船长、船高、船宽与吃水）自动录入系统船舶参数栏中；另一种是针对数据库中缺乏的船舶信息，手动进行船舶参数输入，输入的信息主要包括船长、船宽、船高与吃水；步骤200，获取（1）船舶数据，包括：经纬度、航速、航向角；（2）航道数据，包括：航道地形数据和地物数据；和（3）水流数据，包括：航道内如水深、流速、流向等水流数据；船舶数据可以通过船载GPS接收机获取实时定位信息（经纬度，航速，航向角）；航道数据，包括：航道地形数据和地物数据，地物包括航道内地物和航道外地物，航道内地物包括助航设施（浮标、岸标、灯船、灯塔等）和跨航道建筑（桥梁、索道等），航道外地物包括沿航道建筑、房屋、公园、花草等地面实物；可以通过获取的船舶定位信息从预存与服务器中的航道数据库中调取船舶所在地的航道数据；水流数据可以基于二维水动力学模型对航道通航水流条件进行模拟而获得，或者通过公共网络发布的水情信息获得；步骤300，计算最小通航参数阈值，包括最小航道水深、最小航道宽度、最小航道曲率半径、最小净高值和最小净跨值；基于上述船舶参数、水流数据和船舶数据，可以计算出对航道航行有较大影响的参数阈值（包括水深值、航宽值、净高净跨值、航道曲率半径）；步骤400，确定适航区域，将航道中大于或等于所述最小通航参数阈值的区域标记为船舶适航区域。3、根据技术方案2的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，其中步骤300的最小航道水深由下式计算得到：式中：H表示航道水深（m）；t为船舶吃水（m）；△H表示航道富裕水深（m）。其中，航道富裕水深是指船舶龙骨板外缘最低点至相应河床底部之间的垂直距离，其作用就是让船底与河底保持一定的安全距离，避免船舶出现触底等事故。富裕水深值的计算需要考虑的因素有很多，如:（1）船舶在航行时，由于自身载重与压力差，船舶将会产生一定量的下沉，这个下沉的水深通常占整个富裕水深值的三分之二以上，比较通用的有Huuska公式、Eryuzlu公式与Ankudinov公式，不同的公式有不同的使用范围，应根据船型特点、航道特点以及通航密度等因素进行选择，结合上述公式的计算方法，经过实践经验修正，论文以下述船舶在宽敞浅水域中的下沉量（（））估算公式为例进行分析：式中：表示船舶下沉量，即船舶动吃水量（m）；为船舶自身宽度；L为船舶自身长度；为船舶方形系数（与船速有关）；为船速（船舶上行时取，下行时取）。（2）船舶在航行时需要考虑推进器的安全而预留一部分水深值，一来可以使船舶的操纵更加灵活，二来可以保证推进器的安全避免触底损坏；通常，对船舶航行时推进器的安全有影响的水深吃水比为，对船舶航行时推进器的安全有十分明显影响的水深吃水比为[59]。根据经验，在考虑船体固定下沉量之后，保持0.5~1.0m的船底预留水深即可保证船舶推进器的安全运行。（3）由于波浪等自然气象原因的影响，通常也需要预留一定的水深。4、根据技术方案2的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，其中步骤300的最小航道宽度由下式计算得到：在顺直航段中，单线的最小航道宽度为：，双线的最小航道宽度为：在弯曲航段中，单线的最小航道宽度为：双线的最小航道宽度为：其中，1）船舶航迹带的宽度与船舶自身宽度、长度以及航行时的偏航角有关，可以根据下式计算：式中：为船舶在航行时的偏航角，三级航道通常偏航角取3°；2）航道预留富裕宽度D是指在保证船舶可以安全航行的前提下，不产生岸吸、互吸的现象所需要的最小富裕宽度，所谓岸吸即船舶与河岸之间的水流有推动船首离岸与吸引船尾靠岸的趋势现象，而互吸即两船交汇时由于船舶两侧存在着流速与水位差，从而形成压力差而产生的互吸现象，影响航道安全富裕宽度D的因素有很多，比如船型、航行方式、水流流速、流态等，通常可按下述方式计算：船舶与河岸间的的安全富裕宽度（）：船间安全富裕宽度（）：航道预留富裕宽度（）：3）水流致船舶偏移量的值可以通过下式进行计算：式中：为船舶沿航道中心线航行的距离（船舶上行取S=2.5L，下行取S=3.0L）；为流向角，三级航道通常流向角不超过5°；为水流流速；为航速；4）弯曲航段加宽增量，当R>6L时，可以忽略不计；当3L<R<6L时，可根据水流条件等具体情况分析是否需要加宽；当R<3L时，航宽增量可按下式计算：式中：为弯曲航段加宽增量；为弯曲航段航道曲率半径；为直线段航道标准航宽。5、根据技术方案2的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，其中步骤300的最小航道曲率半径R由下式计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，包括：（1）在船载终端计算机上提供电子航道图；（2）确定航道中的船舶适航区域；（3）接收虚拟航标数据；（4）根据接收的虚拟航标数据调整船舶适航区域；（5）将调整后的船舶适航区域和虚拟航标显示在电子航道图上。
【技术特征摘要】
1.一种在电子航道图上生成虚拟航标的方法，包括：（1）在船载终端计算机上提供电子航道图；（2）确定航道中的船舶适航区域；（3）接收虚拟航标数据；（4）根据接收的虚拟航标数据调整船舶适航区域；（5）将调整后的船舶适航区域和虚拟航标显示在电子航道图上。2.根据权利要求1的在电子航道图上生成虚拟航标的方法，其中步骤（2）中确定航道中的船舶适航区域包括：步骤100，输入船舶参数，船舶参数包括船长、船宽、船高与吃水；步骤200，获取（1）船舶数据，包括：经纬度、航速、航向角；（...
【专利技术属性】
技术研发人员：张尚弘，张天翔，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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