【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航海与海事，特别是涉及一种锚泊船安全预警动态感知方法及系统。
技术介绍
1、为了避免在受限航行水域中发生潜在的碰撞风险和事故，海上的船舶应保持足够的安全距离。特别是对于锚泊船，由于其较大的启动惯性，大型锚泊船启动发动机可能需要更长的准备时间，直到达到克服自身惯性所需的速度；在锚泊船主机启动并克服自身惯性期间，锚泊船自身的发动机还未能提供前进动力，因此被视为水上无动力漂浮物体。然而在水深地形十分复杂的锚泊水域，锚泊船舶常常会收到外界环境的严重干扰，从而造成碰撞其他锚泊船的潜在危险。因此，能够为锚泊船波提供安全的感知预警范围，动态感知周围环境的潜在风险十分重要。锚泊船舶的基于旋回半径的运动轨迹可以作为潜在碰撞风险感知的预警参考，并能够进一步帮助船舶驾驶员感知到潜在碰撞风险。锚泊船的安全旋回水域是保持锚泊船安全的预警区；所有海上船舶应远离该区域，或者避免进入该区域，它是确保锚泊船舶安全的重要缓冲区。
2、海上交通安全可能受到远洋船舶尺寸、航道环境、船舶机动性以及不同船舶之间高效沟通与合作的影响。随着制造业的飞速发展，船舶的尺寸和体积也朝着大型化发展，导致特定水域和航道交通流密度剧增，海洋航道资源的可用性受到限制。此外，沿海港口锚地的建设和扩建也很难适应造船业的高速发展。繁忙的海上交通意味着原有的海洋和内陆水道变得拥挤和受限，这可能会导致更多的潜在海上风险和事故。大量远洋船只也意味着港口和锚地更加拥挤。而那些无法靠近泊位的船只必须驶向沿海锚地等待港口安排和靠泊时间。特别是近几年来，随着水上交通流密度大幅增加，每
技术实现思路
1、为了准确感知识别碰撞风险，减少受限锚地水域的海上事故，本专利技术提出了一种锚泊船安全预警动态感知方法及系统，考虑锚链长度、锚地水深、船型、船舶定位精度、船舶主机启动性能以及受限水域对船舶操纵性的影响，通过精准计算锚链长度、锚地水深、船舶尺寸、定位精度、主机启动性能和受限水道对船舶机动性能的影响等锚泊船舶内部和外部潜在复杂相关变量进行建模，并且这种动态感知模型随着不同的船舶参数和海底地形而变化。通过使用从船载自动识别系统中提取的真实锚泊船舶的动态和静态数据，证明了所创建动态安全感知模型的有效性和实用性。实证结果表明，本专利技术可以为水上交通运输工具中的所有类型的在航和锚泊船舶在即将进入或通过限制性沿海锚地时提供有安全预警信息。本专利技术有助于船舶安全导航与决策。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种锚泊船安全预警动态感知方法，包括以下步骤：
4、获取港口包括锚泊船舶的ais静态和动态数据信息；
5、根据ais记录船舶的航行状态，筛选特定港口水域锚泊船信息，并获取锚泊船的船舶型号和尺寸信息；根据港口水域的海图信息，筛选该港口的锚泊船抛锚水域地形和外界环境条件数据信息；
6、基于锚泊船的船舶型号、尺寸信息、锚泊船抛锚水域地形和外界环境条件数据信息计算锚链长度、锚泊船定位误差、锚位定位误差、锚地水深、船舶尺寸、主机启动性能和受限水道对船舶机动性能的影响；
7、基于锚链长度、锚泊船定位误差、锚位定位误差、锚地水深、船舶尺寸、主机启动性能和受限水道对船舶机动性能的影响进行建模，得到锚泊船安全感知回旋半径；
8、基于锚泊船安全感知回旋半径进行锚泊船的动态安全预警。
9、进一步地，计算锚链长度，包括：
10、建立单锚抛锚船的锚链长度精确计算模型；将锚泊船锚链长度分为悬空水中的悬垂锚链部分以及海底部分提供附加抓力的平铺锚链部分；计算悬垂锚链部分的水平投影锚链长度，单锚泊船锚链长度等于悬垂链水平投影加上海底平铺锚链长度；
11、其中，悬垂链长度计算公式如下：
12、
13、平铺链长度计算公式如下：
14、
15、出链总长度l计算公式如下：
16、
17、其中，to表示作用在船体上的水平外力，wc表示锚链在水中单位长度的重量；lc表示悬链线部分的长度，h表示从锚链孔到海底的长度；其中，lh表示平铺锚链的长度，wa表示锚链在空中单位长度的重量，ηa和ηc分别表示锚的抓力系数和锚链的抓力系数。
18、进一步地，锚泊船定位误差为船载gps设备定位误差。
19、进一步地，主机启动性能对船舶机动性能的影响，包括：
20、主机启动所需时间以及主机启动至船舶获取足够动力的启动距离计算公式如下：
21、
22、
23、其中，ts表示主机启动时间，ss主机启动惯性距离，δ为船舶排水吨位，vo表示对地速度，ro表示抵消船体外部阻力所需速度，ro是一个经验常数9.8kn。
24、进一步地，受限水道对船舶机动性能的影响，包括：
25、受限水域对锚泊船机动性的影响是船舶吃水深度的5倍；
26、船舶排水吨位δ计算公式如下：
27、δ＝cblbdm；
28、其中，cb表示系数，从船舶的结构参数中获得，l表示总长度，b是宽度，dm表示船舶中部吃水深度。
29、进一步地，还包括：根据采用arcgis与ais系统实测的旋回半径，对比模型构建得到的锚泊船安全感知旋回半径，验证模型的有效性。
30、进一步地，锚泊船安全感知回旋半径r计算公式如下：
31、r＝ra+l0+2r+δr；
32、δr＝ss+5dm；
33、其中，ra为锚链的水平投影长度，lo为锚链出链总长度，r表示设备定位误差，δr表示启动性能和受限水域对感知半径的影响距离，ss为主机启动惯性距离，dm表示船舶中部吃水深度。
34、本专利技术还提供了一种锚泊船的动态安全预警系统，包括：
35、数据获取模块，获取港口包括锚泊船舶的ais静态和动态数据信息；
36、数据处理模块，根据ais记录船舶的航行状态，筛选特定港口水域锚泊船信息，并获取锚泊船的船舶型号和尺寸信息；根据港口水域的海图信息，筛选该港口的锚泊船抛锚水域地形和外界环境条件数据信息；基于锚泊船的船舶型号、尺寸信息、锚泊船抛锚水域地形和外界环境条件数据信息计算锚链长度、锚泊船定位误差、锚位定位误差、锚地水深、船舶尺寸、主机启动性能和受限水道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，计算锚链长度，包括：
3.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，锚泊船定位误差为船载GPS设备定位误差。
4.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，主机启动性能对船舶机动性能的影响，包括：
5.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，受限水道对船舶机动性能的影响，包括：
6.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，还包括：根据采用ArcGIS与AIS系统实测的旋回半径，对比模型构建得到的锚泊船安全感知旋回半径，验证模型的有效性。
7.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，锚泊船安全感知回旋半径R计算公式如下：
8.一种锚泊船的动态安全预警系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种锚泊船的动态安全预警系统，其特征在于，还包括：模型验证模
...【技术特征摘要】
1.一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，计算锚链长度，包括：
3.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，锚泊船定位误差为船载gps设备定位误差。
4.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，主机启动性能对船舶机动性能的影响，包括：
5.根据权利要求1所述的一种锚泊船的动态安全预警方法，其特征在于，受限水道对船舶机动性能的影响，包括：
6.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张泽国，尹建川，王立军，曹亮，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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