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基于AIS的渡口水上斑馬線的自動(dòng)識(shí)別與實(shí)現(xiàn)

2016-11-02 05:06:10李偉馮愛國
關(guān)鍵詞:渡船自動(dòng)識(shí)別斑馬線

李偉,馮愛國

(南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海系,江蘇南通 226010)

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基于AIS的渡口水上斑馬線的自動(dòng)識(shí)別與實(shí)現(xiàn)

李偉,馮愛國

(南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海系,江蘇南通226010)

為降低渡口渡船與其他船舶的碰撞風(fēng)險(xiǎn),提出一種基于AIS的渡口水上斑馬線自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)方案,并根據(jù)船舶導(dǎo)助航設(shè)備配備及渡口實(shí)際情況,給出具體實(shí)施建議。該方案通過對(duì)船舶AIS數(shù)據(jù)處理及識(shí)別,利用AIS的MESSAGE功能、自動(dòng)VHF語音播報(bào)等主動(dòng)向入界船舶發(fā)出實(shí)時(shí)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)船舶對(duì)渡口水上斑馬線的自動(dòng)識(shí)別。

渡口;水上斑馬線;AIS;自動(dòng)識(shí)別

渡口渡船安全長期以來都是水上交通安全管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。為有效降低渡船與其他船舶的碰撞危險(xiǎn),海事部門提出了建立渡口水上斑馬線的概念,并就水上斑馬線的劃定方法、航行規(guī)則等問題進(jìn)行了闡述,在部分管轄水域已付諸實(shí)施[2-3]。渡口水上斑馬線為渡船橫越過江劃定特定水域,對(duì)規(guī)范斑馬線內(nèi)船舶之間的航行和避碰行為,保障渡口水域內(nèi)航行安全起到了積極的作用。

然而水上斑馬線不同于道路斑馬線,不可能在水面上劃出斑馬紋,海事部門從海事管理的角度完成了水上斑馬線的劃區(qū)、定線問題,而對(duì)水上斑馬線的識(shí)別尤其自動(dòng)識(shí)別問題研究不足。本文提出一種基于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(automatic identification system, AIS)的渡口水上斑馬線自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)方案,以期能為渡口水上斑馬線的應(yīng)用、改進(jìn)和推廣工作提供參考。

1 渡口水上斑馬線的構(gòu)建

1.1設(shè)置方法

渡口水上斑馬線的設(shè)置一般以兩岸渡口的連線為中間線,以上下游分別向上、向下500 m為邊界線確定為渡口水上斑馬線。對(duì)于往返航行線路不一致的渡船,應(yīng)根據(jù)分道航行規(guī)則和實(shí)際航行情況,分別劃定渡船往返的斑馬線[3]。

為便于其他船舶提前警戒、自動(dòng)識(shí)別水上斑馬線,可以渡口斑馬線上、下邊界線分別向上游、向下游1 000 m(根據(jù)水域?qū)嶋H通航船舶的噸位、尺度可適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大或縮小)設(shè)置為渡口水上斑馬線預(yù)警區(qū),理想狀態(tài)下渡口水上斑馬線如圖1所示。但某些渡口所處航段周邊通航環(huán)境較復(fù)雜,船舶交通流量大,甚至緊鄰錨地、淺灘、大橋等特殊水域,如長江江蘇段江陰以下河段通沙汽渡、皋張汽渡等,故渡口水上斑馬線在形狀上不像理想狀態(tài)下那么規(guī)則,一般多為不規(guī)則的多邊形,圖2為某汽渡渡口水域斑馬線示意圖。

1.2識(shí)別

快速準(zhǔn)確的識(shí)別渡口水上斑馬線至關(guān)重要要,通??刹挪捎梦锢碜R(shí)別方法和自動(dòng)識(shí)別方法。物理識(shí)別方法適用于所有船舶,主要通過在航海圖書資料上設(shè)置特定標(biāo)識(shí)或陸域上設(shè)置標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等便于過往船舶識(shí)別。目前隨著船舶先進(jìn)的航海儀器配備(如AIS、ECDIS等),自動(dòng)識(shí)別技術(shù)可更好的發(fā)揮渡口水上斑馬線的作用。

圖1 理想狀態(tài)下渡口水上斑馬線示意圖

圖2 某汽渡渡口水上斑馬線示意圖

1.3航行規(guī)則

渡口水上斑馬線水域通航船舶需嚴(yán)格遵守《內(nèi)河避碰規(guī)則》《內(nèi)河渡口渡船安全管理規(guī)定》等規(guī)定,航行的船舶必須認(rèn)真履行協(xié)助避讓義務(wù),進(jìn)入該水域之前,應(yīng)保持正規(guī)了望、謹(jǐn)慎駕駛、注意橫越船的動(dòng)態(tài);并提前采取減速、停車等有效措施協(xié)助避讓;在該水域內(nèi)禁止掉頭、追越[4-6]。

2 基于AIS的渡口水上斑馬線自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)方案

2.1總體設(shè)計(jì)框架

系統(tǒng)主要由串口聯(lián)接與通信、數(shù)據(jù)解讀、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、入界辨識(shí)模塊、固式警告回傳模塊等部分組成。其中通過數(shù)據(jù)采集模塊采集附近水域船舶的信息,通過入界辨識(shí)模塊甄別進(jìn)入斑馬線水域的船舶,建立入界船舶數(shù)據(jù)庫,進(jìn)一步通過控制模塊以固定警告回傳的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出,使進(jìn)入渡口水域的船舶自動(dòng)識(shí)別水上斑馬線區(qū)域,以便與渡船之間進(jìn)行及時(shí)有效的信息交互,保障渡口水域水上交通安全。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)圖

2.2自動(dòng)識(shí)別與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

隨著航??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前船舶導(dǎo)助航設(shè)備更新?lián)Q代,多數(shù)船舶尤其是大型船舶均配有AIS設(shè)備,而渡口水域大型船舶與渡船一旦發(fā)生碰撞危害最大,故針對(duì)裝有AIS設(shè)備的船舶,進(jìn)入渡口水上斑馬線水域自動(dòng)警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作流程如圖4所示。

1)AIS信息采集及數(shù)據(jù)處理[7-9]

AIS設(shè)備以串行通信方式采集本船船位、航向、航速等基礎(chǔ)傳感器數(shù)據(jù),以STDMA方式利用VHF87/88頻道與周圍船舶及基站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,而后仍以串行通信方式輸出本船及目標(biāo)船的靜、動(dòng)態(tài)信息。AIS設(shè)備串行接口采用標(biāo)準(zhǔn)的航海儀器接口RS422/485,采集信息需經(jīng)過RS422/RS232轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,或通過RS422/USB轉(zhuǎn)換,將信號(hào)送入PC機(jī)串口完成信號(hào)的采集和處理。接口的輸出采用IEC61162-100通信協(xié)議。根據(jù)ITU-RM、1371和IEC61162-100協(xié)議,AIS接口輸出的信息是6bit ASCII碼,對(duì)AIS數(shù)據(jù)的處理首先要采集6bit ASCII碼組成的AIS暗碼語句,然后將其編碼轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼。AIS數(shù)據(jù)可通過.NETFramework 2.0中提供的 SerialPort類采集,該類可實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)通信。Serialport采集AIS報(bào)文流程如圖5所示。

圖4 自動(dòng)警告系統(tǒng)工作流程圖

圖5 AIS報(bào)文采集流程

2)甄別進(jìn)入渡口斑馬線的目標(biāo)船

獲得AIS目標(biāo)船動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)后,需對(duì)目標(biāo)船是否進(jìn)入斑馬線水域進(jìn)行甄別,考慮到渡口水域通航環(huán)境較復(fù)雜,斑馬線區(qū)域的形狀一般不規(guī)則,識(shí)別算法相對(duì)復(fù)雜,需要編程實(shí)現(xiàn)??蓪唏R線水域劃分為若干區(qū)帶,通過對(duì)捕獲到的目標(biāo)船地理坐標(biāo)信息(λ,φ)與區(qū)帶中最外圍4個(gè)點(diǎn)(經(jīng)度、緯度最大點(diǎn)或最小點(diǎn))比較判斷船舶是否入界,對(duì)首次進(jìn)入船舶進(jìn)行報(bào)警并將其報(bào)警狀態(tài)置為“已報(bào)警”。

3)實(shí)現(xiàn)入界船舶的自動(dòng)播報(bào)功能

①AIS短信(MESSAGE)警告回傳

圖6 自動(dòng)VHF語音播報(bào)軟件控制流程圖

通過甄選確定船舶進(jìn)入渡口斑馬線水域后,對(duì)于裝有AIS設(shè)備的船舶,利用AIS的MESSAGE功能[10-15],由外部設(shè)備(監(jiān)控計(jì)算機(jī)工作站)通過ABM語句和BBM語句,向入界船舶發(fā)送警告短信,提醒其已進(jìn)入渡口斑馬線水域,請(qǐng)謹(jǐn)慎駕駛。

②自動(dòng)VHF語音播報(bào)及船隊(duì)信息共享

通過計(jì)算機(jī)控制單片機(jī)(STC12C5A60S2),在獲取入界船舶信息后,向下位機(jī)以串行方式輸出開關(guān)指令觸發(fā)語音軟件及VHF開關(guān),在語音臺(tái)呼話麥克風(fēng)處由語音軟件廣播入界船舶船名、識(shí)別號(hào)及相關(guān)模板警告語音,如:“船名:XXX,MMSI:YYYYYYYYY,已進(jìn)入渡口斑馬線水域,請(qǐng)渡船船隊(duì)及來往船保持警戒?!睋P(yáng)聲器播出的語音通過VHF06頻道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)廣播[16]。其軟件控制流程圖及設(shè)計(jì)效果圖如6、7所示。另外捕獲的目標(biāo)船可在總控臺(tái)圖形化顯示,可根據(jù)需要依托GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向渡船船隊(duì)顯示目標(biāo)船的位置及動(dòng)態(tài)信息[17-20]。

2.3實(shí)施建議

基于AIS的渡口水上斑馬線自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)安裝AIS設(shè)備大型船舶對(duì)水上斑馬線的識(shí)別,解決了渡口水域碰撞事故危害較大的一類船舶對(duì)水上斑馬線的自動(dòng)識(shí)別;而對(duì)未安裝AIS小型船舶,建議可在主管機(jī)關(guān)的統(tǒng)一規(guī)范下,設(shè)計(jì)一種基于GPRS(3G/4G)及GPS模組的低成本嵌入式智能終端,強(qiáng)制安裝于該類船舶,以便作為AIS監(jiān)控的補(bǔ)充技術(shù)手段。在交通流量較大、通航環(huán)境較復(fù)雜、渡運(yùn)頻次較高的渡口水域?qū)嵤┒煽谒习唏R線自動(dòng)識(shí)別技術(shù);對(duì)交通流量較小、渡運(yùn)頻次較低的渡口水域建議采用物理的方法通過在陸域設(shè)置標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等識(shí)別斑馬線。

圖7 自動(dòng)VHF語音播報(bào)軟件設(shè)計(jì)效果圖

3 結(jié)語

渡口水上斑馬線的設(shè)置有效地解決了渡口水域劃區(qū)、定線的問題,對(duì)規(guī)范渡船及過往船舶的航行和避讓行為必將起到積極作用。然而渡口水域船舶航行安全是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要多個(gè)部門相互配合齊抓共管,渡口水上斑馬線作為渡船安全營運(yùn)、安全監(jiān)管的一次新的嘗試,實(shí)施過程中肯定會(huì)存在諸多問題,有待于實(shí)踐中不斷地完善。

[1]王偉.長江渡船碰撞事故分析及安全航行的研究[J].航海技術(shù),2010(2):25-27.

[2]林侃.福建為58條渡船航線劃定了“海上斑馬線”[EB/OL].(2013-11-13)[2016-03-22].http://www.fujian.gov.cn/wsbs/bmxxcx/mszx/201311/t20131113_675403.html.

[3]中華人名共和國交通運(yùn)輸部.長江干線將劃定渡運(yùn)“斑馬線”[EB/OL].(2014-05-15)[2016-03-22].http://www.moc.gov.cn/zhuzhan/jiaotongxinwen/xinwenredian/201405xinwen/201405/t20140514_1619041.html.

[4]姚建明.淺談汽渡船舶安全穿越長江規(guī)定航路.[J].中國海事,2006(8):13-15.

[5]李勇.談長江渡船的航行和避讓[J].航海技術(shù),2007(4):20-22.

[6]黃志清.長江渡船的安全避讓[J].航海技術(shù),2013(6):8-9.

[7]馮愛國,吳煒,谷溪.航海儀器與AIS數(shù)字信息解析及場景再現(xiàn)研究[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2010,18(12):2839-2842.

FENG Aiguo,WU Wei,GU xi.Research on navigating reappearance system designing based on NAVAIDS/ AIS data[J].Computer Measurement & Control,2010,18(12):2839-2842.

[8]季本山,谷溪,方泉根.蘇通大橋主動(dòng)防撞系統(tǒng)研究[J].中國航海,2010,33(4):34-38.

JI Benshan,GU Xi,FANG Quangen.Study of AIS-based active collision prevention system for Sutong bridge[J].Navigation of China,2010,33(4):34-38.

[9]李偉,胡甚平,尤慶華.港口水域通航風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的未確知測度模型[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(3):13-17.

LI Wei,HU Shenping,YOU Qinghua.Unascertained measure model for port traffic risk assessment[J].Journal of Shanghai Maritime University,2009,30(3):13-17.

[10]邢春光,王直.AIS 信息處理及其與電子海圖系統(tǒng)集成的研究[J].艦船科學(xué)技術(shù),2008,30(4):92-95.

XING Chunguang,WANG Zhi.A research on the integration of AIS and ECDIS[J].Ship Science and Technology,2008,30(4):92-95.

[11]魏勇,譚志偉.利用AIS數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)船舶狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測與挖掘[J].艦船科學(xué)技術(shù),2015,37(4):124-127.

WEI Yong,TAN Zhiwei.The application of monitoring the state data of ship based on AIS[J].Ship Science and Technology,2015,37(4):124-127.

[12]劉旭.基于AIS的海上無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)研究與仿真[J].艦船科學(xué)技術(shù),2014,36(12):144-147.

LIU Xu.Research and simulation of AIS-based maritime wireless data communication network[J].Ship Science and Technology, 2014,36(12):144-147.

[13]車得飛.水上安全監(jiān)管系統(tǒng)中AIS信息處理技術(shù)研究[D]大連:大連海事大學(xué),2008:38-50.

CHE Defei.Technology research of AIS information processing in the water safety supervision system[D].Dalian:Dalian Maritime University,2008:38-50.

[14]馮愛國,徐曉蘇,谷溪.AIS運(yùn)用PPC對(duì)船舶碰撞預(yù)警及電子海圖實(shí)現(xiàn)研究[J].航海技術(shù),2011(2):37-40.

[15]蘇鵬,陳國權(quán),鄭敏杰.應(yīng)急協(xié)調(diào)避碰決策的AIS語音播報(bào)[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2015,20(2):116-120.

SU Peng,CHEN Guoquan,ZHENG Minjie.Implementation of AIS voice broadcasting method in emergency decision-making when co-ordination collision avoidance[J].Journal of Jimei University(Natural Science),2015,20(2):116-120.

[16]董濤.基于嵌入式的水上VHF自動(dòng)播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國水運(yùn),2016(7):31-33.

[17]邵哲平,孫騰達(dá),潘家財(cái).基于ECIDS和AIS的船舶綜合信息服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)[J].中國航海,2007(2):30-33.

SHAO Zheping,SUN Tengda,PAN Jiacai.Development of the integrated vessel information service system based on ECDIS and AIS[J].Navigation of China,2007(2):30-33.

[18]蘇文莉,葉晟.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2015(24):72-75.

SU Wenli,YE Sheng.Design of disaster early warning system based on wireless sensor network[J].Modern Electronics Technique,2015(24):72-75.

[19]朱飛祥,張英俊,趙莉.基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國航海,2008,25(6):135-138.

ZHU Feixiang,ZHANG Yingjun,ZHAO Li.Design and implementation of ship monitoring system based on wireless network[J].Navigation of China,2008,25(6):135-138.

[20]王華燕.渡運(yùn)水域船舶航行安全隱患的思考及預(yù)防對(duì)策[J].中國海事,2013(4):48-49.

(責(zé)任編輯:郎偉鋒)

Automatic Identification and Implementation of Water Pedestrian Crossing in Ferry Areas Based on AIS Information

LIWei,FENGAiguo

(DeptmentofNavigation,NantongVocational&TechnicalShippingCollege,Nantong226010,China)

In order to reduce the risks of collision with other ships, a design which can automatically identifie water pedestrian crossing based on AIS information is proposed.The specific implementation suggestions is further given according to the current navigational equipments in the shipping industry and the actual situations around ferry areas. The scheme is based on AIS data processing and identification, utilization of the AIS MESSAGE function, VHF automatic voice broadcast to send real-time early warning. Therefore, the automatic identification of water pedestrian crossing is achieved.

ferry; water pedestrian crossing; AIS; automatic identification

2016-03-21

南通科技計(jì)劃項(xiàng)目(bk2014031);2015年度江蘇省高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助計(jì)劃

李偉(1984—),男,山東棗莊人,講師,主要研究方向?yàn)楹胶=逃⑺辖煌L(fēng)險(xiǎn)控制與決策,E-mail:weili@ntsc.edu.cn.

10.3969/j.issn.1672-0032.2016.03.009

U697

A

1672-0032(2016)03-0050-05

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