轮船位置和速度偏差纠正方法、装置及系统与流程

1.本公开属于轮船定位技术领域，具体涉及轮船位置和速度偏差纠正方法、装置及系统。


背景技术：

2.海缆监控系统通过轮船的ais信号，雷达信号和视频信号等技术手段对轮船进行位置的确定，同时结合轮船的航向和速度以及海缆的保护区范围对轮船进行报警和预警。由于在海面上航行的轮船不是每一条都会正确的发出ais信号(比如船主故意拔掉ais电源，设备损坏等)，所以通过雷达系统对轮船位置的定位异常重要。一般的海缆监控的岸基雷达2秒到5秒扫描一圈，扫描之后更新轮船的位置，并算出轮船的位置和速度，这个时候的轮船的位置和速度，与实际的轮船位置和速度相比有很大的误差，尤其对于抛锚的船只，误差特别明显。由于海缆监控系统对于报警和预警的船只具有严格的最大速度和最小速度的判断条件，并且速度是距离和时间的比值，因此距离的偏差，将带来速度的偏差，容易出现一些错误的报警和预警的信号。对于抛锚的船只，特别明显，因为抛锚的船只受到海风和波浪的影响，会在海上左右上下的移动，雷达回波显示也是左右上下的移动而且回波的形状也在不停的变化，这样左右上下摆动的位置，会导致测出的轮船的瞬时速度产生较大的变化，一般2秒内出现10米以上的飘动是很正常的，也就是会产生5m/s(5*3.6/1.852≈9.7节)以上的速度误差。而一般的海缆核心区域的报警要求轮船速度在1.2节以下，这种情况下一定会产生漏报警。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种轮船位置和速度偏差纠正方法、装置及系统，旨在解决现有技术中由于通过岸基雷达系统获取的待定位轮船的雷达信号位置误差范围大和轮船速度误差范围大，容易导致海缆监控系统产生漏报警或误报警的问题。
4.为了解决上述技术问题，本公开所采用的技术方案为：
5.第一方面，本公开提供了一种轮船位置和速度偏差纠正方法，包括以下步骤：
6.s100、通过岸基雷达系统获取待定位轮船的雷达信号位置；
7.s200、通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
8.s300、根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。
9.优选地，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
10.s201、根据雷达连续四次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成四个雷达信号位置，连接四个雷达信号位置，形成一个四边形；
11.s202、连接四边形的对角线得到第一交点，第一交点作为轮船位置。
12.四边形两条对角线的交点到各顶点的距离之和最小，是误差较小的位置，通过对连续四个雷达信号位置处理后得到的轮船位置误差较小。
13.优选地，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
14.s211、根据雷达连续三次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成三个雷达信号位置，连接三个雷达信号位置，形成一个三角形；
15.s212、连接三角形三条边的中线，三条中线的交点为第二交点，第二交点作为轮船位置。
16.三角形三条边中线的交点是误差最小的位置，通过对连续三个雷达信号位置进行处理后得到的轮船位置误差较小。
17.优选地，在所述步骤s200之后，还包括：将连续得到四个轮船位置形成一个新的四边形；连接新的四边形的两个对角线得到第三交点，将第三交点作为更新后的轮船位置。
18.更新轮船位置，能够获取更高精度的轮船位置。
19.优选地，在所述步骤s200之后，还包括：将连续得到三个轮船位置形成一个新的三角形；连接新的三角形的三条中线得到第四交点，将第四交点作为更新后的轮船位置。
20.更新轮船位置，能够获取更高精度的轮船位置。
21.第二方面，本公开提供了一种轮船位置和速度偏差纠正装置，包括：
22.数据接收单元，通过岸基雷达系统获取待定位轮船的雷达信号位置；
23.轮船位置计算单元，通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
24.速度计算单元，根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。
25.优选地，在数据处理单元中，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
26.s201、根据雷达连续四次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成四个雷达信号位置，连接四个雷达信号位置，形成一个四边形；
27.s202、连接四边形的对角线得到第一交点，第一交点作为轮船位置。
28.优选地，在数据处理单元中，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
29.s211、根据雷达连续三次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成三个雷达信号位置，连接三个雷达信号位置，形成一个三角形；
30.s212、连接三角形三条边的中线，三条中线的交点为第二交点，第二交点作为轮船位置。
31.第三方面，本公开提供了一种电子设备，包括：
32.处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器；
33.其中，所述处理器被配置为执行上述方案中任一所述的轮船位置和速度偏差纠正方法。
34.第四方面，本公开提供了一种轮船位置和速度偏差纠正系统，用于执行上述方案中任一所述的轮船位置和速度偏差纠正方法，包括：
35.岸基雷达系统，用于获取待定位轮船的雷达信号位置；
36.轮船位置计算单元，用于通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
37.速度计算单元，用于根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。
38.本公开的有益效果为：
39.1、本公开通过对轮船的雷达信号位置采用多边形定位法进行处理，进而得到精度更高的轮船位置。多边形定位法中，根据多边形的几何特征通过对连续的多个雷达信号位置进行处理，是参考多个雷达信号位置获得的轮船位置，所得到的轮船位置误差大大减小。采用多边形定位法不仅减小了待追踪的轮船位置的误差，同时也解决了由于轮船位置误差范围大导致的计算出的轮船速度误差范围大的问题。
40.2、在海缆监控系统中采用本公开中的技术方案，有效解决了由于轮船的位置和速度误差范围大而导致的漏报警或误报警的问题。
附图说明
41.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关附图。
42.图1是本公开中轮船位置和速度偏差纠正方法的流程图。
43.图2是本公开中多边形定位法的第一实施方案的示意图。
44.图3是本公开中多边形定位法的第二实施方案的示意图。
45.图4是本公开中采用多边形定位法更新轮船位置时的第一实施方案的示意图。
46.图5是本公开中采用多边形定位法更新轮船位置时的第二实施方案的示意图。
具体实施方式
47.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本公开中，步骤前的编号并非对顺序的限定，在不冲突的情况下也可以调换顺序。
50.实施例一：
51.如图1所示，轮船位置和速度偏差纠正方法，包括以下步骤：
52.s100、通过岸基雷达系统获取待定位轮船的雷达信号位置；
53.s200、通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
54.s300、根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。
55.其中，岸基雷达系统是指设在海洋沿岸或岛上等固定位置的雷达系统。
56.其中，雷达信号位置是指采用岸基雷达系统获取的关于轮船的信号位置，该位置与实际的轮船位置相比存在一定的误差。
57.其中，多边形定位法是指将连续获得的多个雷达信号位置在平面上进行标记，并连接成一个多边形，进而通过该多边形几何特征得到误差较小的轮船位置，该轮船位置相比于雷达信号位置更为精确。
58.其中，两个处理后的轮船位置的距离差是指在一个时间段内位于初始时间的轮船位置和位于终止时间的轮船位置的距离差。
59.其中，在计算轮船速度时，所采用的轮船位置均为采用多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到的轮船位置，轮船速度采用以下公式计算：
60.v＝(f2-f1)/(t2-t1)；
61.其中，v为轮船速度，f2为对应t2时刻轮船位置，f1为对应t1时刻轮船位置。其中，f2和f1均为采用多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到的轮船位置。
62.实施例二：
63.本实施例在实施例一的基础上，提供了通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置的两种实施方案，两种实施方案可任意选择其中一种，具体如下：
64.第一实施方案，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
65.s201、根据雷达连续四次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成四个雷达信号位置，连接四个雷达信号位置，形成一个四边形；
66.s202、连接四边形的对角线得到第一交点，第一交点作为轮船位置。
67.下面结合图2对多边形定位法的第一实施方案进一步举例说明：
68.根据雷达连续四次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成四个雷达信号位置，分别标记为a、b、c、d四个点，连接a、b、c、d四个点，形成一个四边形m；连接四边形m的对角线得到第一交点e，第一交点e作为轮船位置。
69.第二实施方案，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
70.s211、根据雷达连续三次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成三个雷达信号位置，连接三个雷达信号位置，形成一个三角形；
71.s212、连接三角形三条边的中线，三条中线的交点为第二交点，第二交点作为轮船位置。
72.下面结合图3对多边形定位法的第二实施方案进一步举例说明：
73.根据雷达连续三次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成三个雷达信号位置，分别标记为o、p、q三个点，连接o、p、q三个点，形成一个三角形n；连接三角形n的三条边的中线，得到三条中线的第二交点r，第二交点r作为轮船位置。
74.实施例三：
75.本实施例在上述任一实施例的基础上，在所述步骤s200之后提供了采用多边形定位法至少一次更新轮船位置的两种实施方案，两种实施方案可任意选择其中一种，具体如下：
76.第一实施方案，在所述步骤s200之后，还包括：将连续得到四个轮船位置形成一个新的四边形；连接新的四边形的两个对角线得到第三交点，将第三交点作为更新后的轮船位置。
77.参阅图4，当采用多边形定位法第一实施方案更新轮船位置时，
78.首先连续得到四个轮船位置，分别标记为e1、e2、e3、e4四个点，连接e1、e2、e3、e4四个点形成一个新的四边形m1；连接新的四边形m1的两个对角线得到第三交点f，将第三交点f作为更新后的轮船位置。
79.第二实施方案，在所述步骤s200之后，还包括：将连续得到三个轮船位置形成一个新的三角形；连接新的三角形的三条中线得到第四交点，将第四交点作为更新后的轮船位置。
80.参阅图5，当采用多边形定位法第二实施方案更新轮船位置时，
81.首先连续得到三个轮船位置，分别标记为r1、r2、r3三个点，连接r1、r2、r3三个点形成一个新的三角形n1；连接新的三角形n1的三条边的中线，得到三条中线的第四交点s，将第四交点s作为更新后的轮船位置。
82.若要得到更高精度的轮船位置，可重复采用多边形定位法继续更新轮船位置，直到轮船位置的精度满足要求。
83.实施例四：
84.本实施例提供了轮船位置和速度偏差纠正装置，用于执行上述任一实施例的方法，包括：
85.数据接收单元，通过岸基雷达系统获取待定位轮船的雷达信号位置；
86.轮船位置计算单元，通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
87.速度计算单元，根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。在上述方案的基础上，在数据处理单元中，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号得到轮船位置包括以下步骤：
88.s201、根据雷达连续四次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成四个雷达信号位置，连接四个雷达信号位置，形成一个四边形；
89.s202、连接四边形的对角线得到第一交点，第一交点作为轮船位置。
90.在上述任一方案的基础上，在数据处理单元中，所述通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置包括以下步骤：
91.s211、根据雷达连续三次报出的轮船的雷达信号位置在平面上形成三个雷达信号位置，连接三个雷达信号位置，形成一个三角形；
92.s212、连接三角形三条边的中线，三条中线的交点为第二交点，第二交点作为轮船位置。
93.实施例五：
94.本实施例提供了一种电子设备，包括：
95.处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器；
96.其中，所述处理器被配置为执行上述实施例一至实施例三任一实施例的轮船位置和速度偏差纠正方法。
97.其中，具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(random-access memory，ram)、只读存储器(read-only memory，rom)、闪存(flash memory)、先进先出存储器(first input first output，fifo)和/或先进后出存储器(first input last output，filo)等；所述处理器可以不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器；所述收发器可以但不限于为无线保真(wireless fidelity，wifi)、无线收发器、蓝牙无线收发器、通用分组无线服务技术(general packet radio service，gprs)无线收发器和/或紫蜂协议(zigbee)无线收发器等。此外，所述一种电子设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
98.本公开提供的一种电子设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参照上述实施例一至实施例三任一实施例的轮船位置和速度偏差纠正方法，不再赘述。
99.实施例六：
100.本实施例采用轮船位置和速度偏差纠正系统，对上述实施例一至实施例三任一实施例的轮船位置和速度偏差纠正方法进行运算，包括：
101.岸基雷达系统，用于获取待定位轮船的雷达信号位置；
102.轮船位置计算单元，用于通过多边形定位法处理轮船的雷达信号位置得到轮船位置；
103.速度计算单元，用于根据两个处理后的轮船位置的距离差和对应的时间差计算出轮船速度。
104.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。