一種船舶航道行駛方法
【專利說明】一種船舶航道行駛方法
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?014103676783、申請日為2014年7月29日、發(fā)明名稱為“一種船舶航道行駛方法”的專利的分案申請
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及船舶行駛控制領域，尤其涉及一種船舶航道行駛方法。
【背景技術】
[0003]航線(routes)，指的是船舶在兩地間的水面航行路線，每個航次的具體航線，應根據航行任務和航行地區(qū)的地理、水文、氣象等情況，以及船舶狀況擬定。航線在廣義上是指溝通兩地的路線，一般以起訖點命名，如中國至加拿大的中加航線、上海至溫州的申溫航線；狹義上是指具體的航跡線，包括畫在海圖上的計劃航線。
[0004]兩地間的航線可能有很多條，在船舶的行駛過程中，駕駛員的航線的制定，對船舶行駛效率至關重要。但是，由于水面上尤其海面上的交通狀況、氣象狀態(tài)變化萬千，無法在行駛前預先獲知，因此，在航行前，駕駛員也無法確定兩地間哪一條航線能夠作為行駛效率最高、耗時耗力最少的最佳航線，而只能在行駛過程中不斷修正。
[0005]現(xiàn)有技術中對船舶航線的修正都是根據駕駛員在航行過程中，根據目測距離的水面觀察結果，結合自己的航行經驗進行制定的。這樣的船舶航線修正方案存在以下弊端:
(I)駕駛員觀察距離有限，決策材料不足，導致航線需頻繁修正；(2)每一個駕駛員的航行經驗不同，修正后的航線航行效果也不同，修正后的航線往往不是最佳航線。
[0006]因此，需要一種航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)，克服現(xiàn)有航線修正方案中過于依賴人力而導致決策過程不夠科學的技術問題，通過實時獲取船舶的多個相關航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)，并基于船舶的當前行駛速度確定是否發(fā)出切換航道信號，為船舶航線的修正提供重要參考，從而保證了航行的效率，提高了船舶運營方的運行效益。

【發(fā)明內容】

[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種船舶航道行駛方法，該方法包括提供一種航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)，通過引入兼容多標準的無線數(shù)據通信設備從船舶所在地的船舶管理中心和氣象管理部分分別獲取船舶的多個相關航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)，并只有在當前行駛效率低下的情況下，才基于航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)確定是否發(fā)出切換航道信號，顯示對應的切換航道供船舶駕駛員決策，為駕駛員提供了重要的參考數(shù)據和良好的用戶使用體驗。
[0008]根據本發(fā)明的一方面，提供了一種船舶航道行駛方法，該方法包括提供一種航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)，所述發(fā)布系統(tǒng)包括船速檢測設備、定位設備、無線數(shù)據通信設備和控制設備，無線數(shù)據通信設備與定位設備連接以獲取船舶的多個相關航道，控制設備與無線數(shù)據通信設備連接以獲得船舶的多個相關航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)，控制設備與船速檢測設備連接以獲得船舶的當前行駛速度，控制設備根據船舶的當前行駛速度、船舶的多個相關航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)確定是否發(fā)出切換航道信號。
[0009]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，進一步包括:用戶輸入設備，接收用戶的輸入，并根據用戶的輸入設置航道交通密度閾值、航道氣象指數(shù)閾值和啟動航路切換速度；船速檢測設備，檢測并輸出船舶的當前行駛速度；定位設備，提供船舶當前行駛航道和所述當前行駛航道的多個替換航道；無線數(shù)據通信設備，連接所述定位設備以接收所述當前行駛航道和所述多個替換航道，通過無線數(shù)據通信網絡，將所述當前行駛航道和所述多個替換航道發(fā)送給船舶當前所在位置的船舶管理中心和氣象管理部門，以從船舶管理中心處接收所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道交通密度，從氣象管理部門處接收所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道氣象指數(shù)；控制設備，連接所述無線數(shù)據通信設備以獲得所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道交通密度，獲得所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道氣象指數(shù)，連接用戶輸入設備以接收航道交通密度閾值、航道氣象指數(shù)閾值和啟動航路切換速度，連接船速檢測設備以獲得所述當前行駛速度，在所述當前行駛速度小于或等于啟動航路切換速度時，啟動航路切換模式；顯示設備，連接所述控制設備，以顯示所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道交通密度，顯示所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道氣象指數(shù)，顯示所述當前行駛速度，并高亮顯示與第一切換航道信號對應的替換航道或高亮顯示與第二切換航道信號對應的替換航道；存儲設備，連接所述控制設備，以存儲所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道交通密度，存儲所述當前行駛航道和所述多個替換航道的航道氣象指數(shù)；語音播放設備，連接所述控制設備，接收第一切換航道信號或第二切換航道信號，并播放與第一切換航道信號或第二切換航道信號對應的語音提示文件；其中，在控制設備的航路切換模式中，在存在某一替換航道，使得當前行駛航道的航道交通密度減去該替換航道的差值大于等于所述航道交通密度閾值時，發(fā)出第一切換航道信號，在存在某一替換航道，使得該替換航道的航道氣象指數(shù)減去當前行駛航道的航道氣象指數(shù)的差值大于等于所述航道氣象指數(shù)閾值時，發(fā)出第二切換航道信號；其中，所述無線數(shù)據通信設備通過FPGA芯片集成了 LTE標準的移動通信收發(fā)接口、WiMax標準的移動通信收發(fā)接口和HSPA+標準的移動通信收發(fā)接口，所述FPGA芯片為Xilinx公司的Virtex_7型號芯片；其中，所述航道交通密度為航道上每海里的船舶數(shù)量，所述航道氣象指數(shù)為航道氣象環(huán)境適合船舶航行的等級，所述航道氣象指數(shù)包括I至10，所述航道氣象指數(shù)越高，對應的航道越適合船舶航行。
[0010]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，所述無線數(shù)據通信模塊接收第一切換航道信號或第二切換航道信號，并通過無線數(shù)據通信網絡，將與第一切換航道信號或第二切換航道信號對應的替換航道發(fā)送給艦船管理人員的移動終端。
[0011 ] 更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，所述無線數(shù)據通信設備的FPGA芯片采用ALTERA公司的EP2C5Q208C8N芯片，以替換Xilinx公司的Virtex_7型號芯片。
[0012]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，將所述定位設備、所述顯示設備、所述存儲設備和所述控制設備集成在一塊集成電路板上。
[0013]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，所述用戶輸入設備為鍵盤或與所述顯示設備集成的觸摸屏。
[0014]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，所述集成電路板、所述用戶輸入設備、所述無線數(shù)據通信設備、所述船速檢測設備和所述語音播放設備都位于艦船控制室的前端儀表盤內。
[0015]更具體地，在所述航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)中，所述控制設備通過RS232串行總線與所述無線數(shù)據通信設備連接。
【附圖說明】
[0016]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0017]圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)的結構方框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將參照附圖對本發(fā)明的航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)的實施方案進行詳細說明。
[0019]船舶行駛過程中，航線的規(guī)劃影響航行效率，而航道的交通情況和氣象條件是關系航線選擇的重要依據。
[0020]船舶交通是指個別船舶運動的集合或所有船舶行為的總體。隨著國際貿易的不斷擴大，交通日趨繁忙，促使船舶交通流量增加，航線增多，航道拓寬，改變了船舶交通流場的分布，分道通航制和交通管理的實施，使得交通方式也發(fā)生了變化。這些變化往往造成船舶交通密度增加，航道擁塞，交通事故頻發(fā)。這些問題也引起了海事界的高度關注。為了保證船舶航行安全，及早發(fā)現(xiàn)潛在隱患，人們需要在船舶行駛中及時獲知出發(fā)點和目的地兩地之間各個航道的交通情況，以做出航道選擇，規(guī)避交通量偏大的航道。
[0021]為了對航道的交通情況進行數(shù)值化的描述，人們引用了船舶交通密度這一參數(shù)。所謂船舶交通密度，指的是在一定的航行水域內的船只數(shù)量，一般以每海里船只數(shù)量作為衡量標準。例如，在某些國家的主管機關規(guī)定，前后兩船間距I海里(或間隔6分鐘)，即船舶交通密度最佳為2至3艘船(每海里)。
[0022]同時，航道的氣象條件也是船舶駕駛員選擇航道的重要參考數(shù)據。一般地，航海者根據各航區(qū)不同季節(jié)的風、流、浪、霧、冰等情況，通過長期航行實踐形成習慣航線，在習慣航線基礎上，經過總結并由航路指南等航海圖書推薦給航海者的航線，稱為推薦航線。氣候航線是推薦航線的一種，是根據多年水文、氣象特征總結出來按季度或按月推薦的航線。多年水文、氣象特征同某一具體航次所遇到的天氣、海況可能有較大的差異，因此氣候航線有很大局限性，只能作為參考。隨著中短期天氣和海況預報的發(fā)展以及通信手段的進步，針對某一具體航次而制訂的氣象航線(見氣象導航)已逐漸取代氣候航線。這樣的氣象導航一般由當?shù)氐臍庀蠊芾聿块T做出，他們針對每一條具體航道，給出了航道氣象指數(shù)以衡量當前的航道是否適合船舶航行。
[0023]本發(fā)明提出的航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)，能夠在船舶當前航行不暢，航行速度偏低的情況下，啟動航路切換模式，基于實時獲取的兩地之間各條航道的航道交通密度和航道氣象指數(shù)，發(fā)布航道是否需要切換、切換到哪一條的指示，便于船舶及時切換到航行效率高的航道，提高船舶的航行效率。
[0024]圖1為根據本發(fā)明實施方案示出的航道交通密度和航道氣象指數(shù)發(fā)布系統(tǒng)的結構方框圖。
[0025]如圖1所示，所述發(fā)布系統(tǒng)包括用戶輸入設備1，接收用戶的輸入，并根據用戶的輸入設置航道交通密度閾值、航道氣象指數(shù)閾值和啟動航路切換速度；船速檢測設備2，檢測并輸出船舶的當前行駛速度；定位設備3，提供船舶當前行駛航道和所述當前行駛航道的多個替換航道；無線數(shù)據通信設備4，連接所述定位設備3以接收所述當前行駛航道和所述多個替換航道，通過無線數(shù)據通信網絡，將所述當前行駛航道和所述多個替換航道發(fā)送給船舶當前所在位置的船舶管理中心和氣象管