港口水域电子海图数据快速检索算法及应用.pdf

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1、第45卷第6期船海工程Vol.45No.62016年12月SHIP&OCEANENGINEERINGDec.2016DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2016.06.014港口水域电子海图数据快速检索算法及应用牛亮亮，李丽娜，陈国权，王鹏鲲(集美大学航海学院，福建厦门361021)摘要:针对港口水域复杂且船舶密度大，容易发生船舶搁浅及碰撞事故的问题，基于船舶智能操控（SI-HC)仿真平台，对S-57海图数据进行再组织，根据搁浅触礁预警模型建立海图检索区域，采用动态拾取海图数据的方法，设计海图数据快速检索算法，借助SI

2、HC仿真平台进行算法的仿真实验验证。结果表明，该算法实现了船舶对静态碍航物的实时预警。关键词:港口水域；电子海图;避浅避礁;海图数据快速检索;智能船舶交通管理系统中图分类号：U675.81;U675.79文献标志码：A文章编号：1671-7953(2016)06-0061-06港口航道等受限水域因航道狭窄、水深限制对海图数据进行再组织，通过设计电子海图快速大、航道内灯浮等障碍物较多、航行密度大，操作检索算法，在各海图检索区域内查找对船舶安全余地小[1]，船舶在港口水域航行发生海事的可能航行构成威胁的地理元素，以实现船舶对静态碍性增大，不仅发

3、生船舶间的碰撞事故，而且船舶搁航物的不同危险等级预警。浅触礁等事故也时有发生。长期以来国内外学者1电子海图数据再组织主要针对开阔水域展开船舶自动避碰方面的研究工作，尚未考虑水下碍航物的影响，因此无法适用S-57格式的数据结构包含5种类型的记录:于港口等受限水域[2]。船舶搁浅触礁预警及避数据集描述记录、目录记录、数据字典记录、特征碰与地理避险决策是船舶航行智能化的难点，船记录和空间记录。其中海图中多数记录属于特征舶交通管理系统（VTS)虽然具备搁浅预警功能，记录和空间记录，而且占据了大部分海图容量。但预警机制简单，导致存在误警率、虚警率过高

4、的这也是本研究进行海图检索最主要的2种记录[6_8]。问题，VTS值班人员在实际工作中通常采用人工S-57海图数据文件采用IS08211作为数据封决策的方式[3_4]。团队前期对船舶避浅避礁决策装格式，把数据结构封装在物理传输结构中。自动化技术问题进行了初步研究，可对船舶静态IS08211基于该交换格式的文件，将其封装在一碍航物进行预警，但是如果船舶数量较多，船舶检个逻辑记录（logicalrecord,LR)中[7]。该原始的索海图信息将占用大量的系统资源，影响算法的海图文件传输存放到物理计算机上，经过实时性[4_5]。电子海图数据快速检

5、索是保证检索IS08211解析库对封装的海图文件进行解析，从实时性的必要条件，也是研究船舶搁浅触礁危险而转换成为可以直接使用的电子海图数据文件，即预警和避浅避礁决策的关键技术。考虑以船舶实SENC数据。图1描述了海图数据各层递进关系。时坐标为查询源，根据AIS提供的船舶尺度、装载、船速等要素，以及构建的各类船舶操纵性参数数据库，对各航行船舶建立各自的海图检索区域，图1模型到结构转换用户获得通过IS08211解析后的SENC数据收稿日期:2016-01-05后，需要对数据进行读取，即用户需要定义自己的修回日期:2016-02-24数据结构，将

6、存放在存储器中的SENC数据读取基金项目：国家自然科学基金（60774066);到内存中来，用户自己定义的数据结构就是对海福建省自然科学基金(2012D031)图数据的再组织，组织成方便用户使用的数据结第一作者简介:牛亮亮（1989—），男，硕士生构。SENC数据中前半部分是特征记录，主要描研究方向:船舶避碰与航行智能化E-mail：niu844241358@163.com述物标的属性，所相关联的空间记录主要描述物612016年船海工程牛亮亮，等:港口水域电子海图数据快速检索算法及应用第6期第45卷标的空间位置特性。对于每一个物标来说主要是

7、NE=tan^•sin〇+6+^~+P(2)通过点、线、面来描述的。因此，采用3个不同的链表存放从SENC文件中提取出来的点、线、面等空间物标。物标结构体定义为式中:M——检索区域的长度；TypedefStruct_ObjRazrulesjNE——检索区域的半宽度；BoolIsSelected；L----船长；LUPrec*LUP；SB——船宽；570bj*obj；V^航速；Struct_ObjRazrules*child;Struct_ObjRazrules*next;t——操舵时间，即操舵时舵角由正舵到所操舵角所用的时间：1kj^当前舵

8、角在5下的x/r值；定义物标链表：R——以5舵角、F航速时的旋回半径；定义不同的索引值：#definePOINTS0e——当前改向角；#defineLINES1p——定位精度。#