专利名称：一种基于ecdis的船舶-热带气旋动态显示标绘系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种船舶-热带气旋动态显示的标绘系统和方法，尤其涉及一种将船舶和热带气旋在ECDIS上同时动态显示的标绘系统和方法。
背景技术：
在航线附近有热带气旋活动时，航运企业的安全管理部门为了随时掌握船舶与热带气旋之间的相互位置关系，会在“台风位置标示图”上进行手绘作业。这种传统的作业方式费时费力，且无法直观的了解船舶与热带气旋之间相对位置的动态变化。在互联网站上有一些气象部门给出的显示热带气旋预报位置的动态显示产品，一些软件爱好者也编制有热带气旋显示和标绘软件，但都不具备对船舶进行标注进而动态显示船舶——热带气旋相互位置的功能，不能满足航运企业随时掌握船舶与热带气旋之间的相互位置关系、进而确定绕避热带气旋航线的需求。已有技术或软件的主要缺欠表现在，当接收到多个气象台站发布的不同热带气旋的预报和警报路径和位置时，不具备必要的标绘功能；不能自动、迅速、直观、有效地给出船舶与多家热带气旋间的动态相对关系；无法让航运企业安监管理人员和船舶驾驶人员了解和预判船舶未来处于热带气旋的具体方位。图I为香港天文台定期给出的多个气象部门提供的热带气旋路径预报图。该图给出了不同来源的热带气旋预报路径和位置，但不能做到动态显示，也不能让用户进行标绘，因而无法显示船舶与热带气旋之间的相对位置变化情况。图2为福建水利厅发布的热带气旋路径预报图，该图也给出了多家热带气旋预报路径和位置，并可通过不同颜色来表示热带气旋的强度，其缺点也是不能做到动态显示，不能让用户进行标绘。图3为台风位置标示图目前航运企业普遍使用的手段，通过手绘的方法在特制地图——台风位置标示图上标出不同时刻台风及船舶的位置，以掌握船舶——热带气旋的动态。

发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法，具有如下步骤S100.采集热带气旋的预报信息记录当前时刻由各国家或地区发布的针对某一热带气旋当前时刻的预报信息，该预报信息至少包含该热带气旋在未来若干时间点的预计位置、预计强度和预计影响范围；S200.采集热带气旋的实况信息记录当前时刻由某一国家或地区发布的所述热带气旋在当前时刻和过去若干时间点的实况位置、实际强度和实际影响范围；S300.利用所述热带气旋的预报信息和实况信息，按热带气旋的强度分类规则和ECDIS标准，将所述热带气旋的预报信息和实况信息转换成可在ECDIS标准底图上表示的热带气旋图形标识数据；S400.记录选定船舶在当前时刻至少包括船舶位置、航向和航速的航行信息，按ECDIS标准将所述的船舶的航行信息转换成可在ECDIS标准底图表示的船舶图形标识数据；以所述当前时刻的航行信息为基础，计算出未来不同时刻船舶的多个预计位置的图形标识数据；S500.将所述的热带气旋图形标识数据和船舶图形标识数据标绘在带有区域地理信息的ECDIS底图上，完成当前时刻船舶-热带气旋的标绘；S600.设定包含多个时间点的时间段，重复步骤S100-S500，将每个时间点标绘得到的船舶和热带气旋的图像信息标绘在ECDIS上，生成热带气旋和船舶的路径图，由ECDIS的显示单元输出，完成船舶-热带气旋动态标绘显示；所述图形标识数据包括 显示热带气旋中心位置的坐标点的坐标数据；表示热带气旋等级的坐标点颜色数据；以所述坐标点为圆心，表示热带气旋影响范围的圆圈的尺寸数据。步骤SlOO之后还包括步骤S150.利用字符特征在从所述由各国家或地区发布的针对某一热带气旋当前时刻的预报信息中选定若干国家或地区所发布的预报信息。于所述步骤S200中，根据T=nX24h+mX6h其中，T为采集所述国家发布时间，n=0，I，2，3…N ；m=0,1,2,3 ；采集选定国家公布的所述热带气旋在过去若干时间点的实况位置。一种基于E⑶IS的船舶-热带气旋动态标绘显示系统，具有数据输入单元通过互联网获取世界各国家或地区关于某一热带气旋的预报信息和实况信息；获取所在船舶当前的航行信息；中央处理单元接收数据输入单元上传的所述热带气旋的预报信息和实况信息以及船舶当前的航行信息，按照热带气旋的强度分类规则和ECDIS标准将所述的预报信息、实况信息和航行信息转换成可在ECDIS标准底图上标绘如权利要求I所述的图形标识数据；动态显示单元接收由中央处理单元传送的可在ECDIS标准底图上标绘图形标识数据，在带有ECDIS底图的显示界面中显示当前时刻所述热带气旋的预报路径图和实况路径图以及船舶的预计航行路径图，完成船舶-热带气旋动态标绘显示。所述数据输入单元中还具有输入模块，供操作人员手动输入某一热带气旋的预报信息和实况信息以及所在船舶的航行信息。所述中央处理单元还具有数据筛选模块根据不同国家或地区所发布的热带气旋信息所带有的不同的字符特征，从所获取的世界各国家或地区发布的热带气旋信息中筛选出特定的国家或地区所发布的热带气旋信息。由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态显示标绘系统和方法，进行操作的船舶-热带气旋动态显示和标绘系统，用来代替现在船上和航运企业安监部门使用的手绘方法和其他一些使用不便或功能不够理想的船舶-热带气旋相对位置标绘手段。本系统以背景资料清晰、航行数据全面的ECDIS或电子地图为平台，逐小时自动显示多家热带气旋预报位置、路径及船舶的位置和计划航线，特点是动态、直观、实时、使用方便，易于企业船舶管理人员和船舶驾驶人员根据热带气旋和船舶的相对位置，做出迅速、合理的判断，更好的保障船舶和船上人员的安全。


为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图I为香港天文台定期给出的多个气象部门提供的热带气旋路径预报2为福建水利厅发布的热带气旋路径预报图
图3为现有一般的台风位置标示4为本发明的流程5为本发明的模块示意图
具体实施例方式为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述如图3-图5所示一种基于E⑶IS的船舶-热带气旋动态标绘显示系统主要包括采集热带气旋预报信息和实况信息，采集船舶的航行信息等数据的数据输入单元、将采集到的热带气旋预报信息转换成可在ECDIS或电子地图中使用的图形数据的中央处理单元和可实时显示热带气旋的动态显示单元。考虑到本发明所述的系统需要安装在大洋航行的船舶上，优选的，所述数据输入单元通过卫星网络或其它的海上远距离无线通信方式与世界各国或地区发布相关热带气旋预报信息和实况信息的气象局、气象站或其它相关预报台网相连接，实时接收由各国家或地区的发布的热带气旋预报信息和实况信息，并将该信息实时上传给中央处理单元。本发明在通常情况下，会在所有发布热带气旋预报和实况信息的国家或地区中选择一个或几个比较具有权威性的国家或地区所发布的预报或实况信息，以保证所述信息的权威性、准确性和界面的整洁性。故优选的，本发明的数据输入单元还具有数据筛选模块。每个国家所发布的预报和实况信息，除了包括热带气旋的相关信息数据以外，通常都会带有表示所发布国家或地区气象台的英文缩写标识或其它标识比如ΗΚ0代表香港气象台，JTMC代表美国联合交通管理中心，JMA代表日本气象厅，NMC代表我国中央气象台，CffB代表台湾中央气象局，KMA代表韩国气象局等。所述的数据筛选模块根据获取到的每一个热带气旋预报和实况信息的英文缩写标识对接收到的多个热带气旋预报和实况信息进行筛选，优选的，涉及到西北太平洋的台风和热带风暴，选择我国中央气象台NMC、美国联合交通管理中心JTMC和日本气象厅JMA所述发布的预报信息作为标绘信息，输入到所述中央处理模块。对于所述台风的实况信息，即所述包括台风在当前时刻和过去若干时间点的实况位置、实际强度和实际影响范围的实况信息，世界各国家或地区各自的气象台也都有发布，为了保证所采集的台风实况信息的权威性，本发明中，使用世界气象组织指定的负责西北太平洋热带气旋编号和命名的日本气象厅所发布的台风实况信息。同样的，所述数据筛选模块，可以利用英文缩写表示在众多气象台中找出日本气象厅，即查找带有JMA的台风实况信息即可。一般情况下，各国家或地区所发布的台风预报信息和台风实况信息均为6小时更新一次，实际的使用情况下，所述的数据输入单元每6小时接收一次热带气旋预报信息和实况信息，数据输入单元中的数据筛选模块每6小时进行相应的数据筛选。更进一步的，人们通常会更关心台风的预报信息，而对台风的实况信息，则只要求能准确记录即可，为了不使图面上的热带气旋实况信息的标绘点太多使图面过于杂乱，优选的，所述的数据筛选模块，会先查找是否 有日本气象厅JMA所发布的24小时前的实况信息，若存在24小时前的实况信息则再继续寻找48小时、72小时等时间点的实况信息。即每24小时接收一次日本气象厅JMA所发布的实况信息，以此绘制台风路径图；若无24小时位置，则再查找24小时内最早(最接近过去24小时)一次的实况信息。这样日本气象厅JMA给出的热带气旋的时间可以由下式得到T=nX24h+mX6h其中，T为日本气象厅发布热带气旋实况信息的时间，n=0，1，2，3…N ；m=0,1,2,3 ；由此，一共可以此得到 T1 = 24h、T2 = 48h、...、Tn = nX24h、Tm = nX24h+mX6h 时刻的日本给出的热带气旋过去时间点为的实况位置。同时，该数据采集模块与船载航行记录仪VDR或其它能够记录船舶航行信息的设备相连接，采集实时的船舶航行信息，并将船舶航行信息上传给中央处理模块。船舶航行信息一般包括船舶的实时航速和航向以及过去一定时间段内的船舶航行路径所包含的必要信息。进一步的，所述数据采集模块带有必要的手动输入设备，在网络通信不畅或中断的情况下，依靠现场操作人员通过广播等其他手段记录相关的热带气旋预报信息和实况信息以及船舶的航行信息，并将上述信息输入系统，进一步增强系统的可靠性。在采集到准确的热带气旋的预报和实况信息后以及船舶的航行信息后，由所述数据输入单元将相关信息上传至中央处理单元。中央处理单元首先分析并得出当前热带气旋的相关信息，得出包括热带气旋强度、经纬度位置和影响范围等的数据，并依照国际通行的热带气旋的强度分类规则和ECDIS的表示标准，将上述数据转换成可以在ECDIS标准底图上表示的热带气旋的图形标识数据；优选的，图形标识数据包括热带气旋中心位置的经纬度坐标的坐标数据；表示热带气旋等级的坐标点颜色数据；以所述坐标点为圆心，表示热带气旋影响范围的圆圈的尺寸数据。不同颜色的热带气旋符号来标绘热带气旋的位置。参照中国及国际现行的表示规则对热带气旋的强度划分，分别使用绿(TD)、蓝(TS)、黄(STS)、橙(T)、红(ST)、紫(SuperT)等颜色来表示热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风等热带气旋的强度情况。同时，该数据采集模块与船载航行记录仪VDR或其它能够记录船舶航行信息的设备相连接，采集实时的船舶航行信息，并将船舶航行信息上传给中央处理单元。船舶航行信息一般包括船舶的实时航速和航向以及过去一定时间段内的船舶航行路径所包含的必要信息。中央处理单元接收数据采集单元上传的船舶航行信息，依照ECDIS标准将船舶航行信息转换成可在ECDIS标准底图上标绘的船舶图形标识数据。同时根据当前时刻的船舶航行信息计算未来时刻船舶的经纬度位置信息。
经中央处理单元处理后的船舶图形标识数据和热带气旋图形标识数据传输至所述动态显示单元，动态显示单元即可显示当前时刻的热带气旋的预报和实况信息以及船舶的航行信息和航行预报信息。选择一个起始时间点，在此时间点以后的时间段重复以上所述的步骤。即可完成一定时间内船舶-热带气旋动态标绘显示。进一步的，该动态显示模块还带有存储单元，用于存储不同时间点的图形标识数据，并设有相关的按键按动前进或后退键，可实现I小时、3小时或6小时或更长时间间隔一次的船舶位置与同时刻的不同机构给出的热带气旋预报位置的动态显示。进一步的，该动态显示模块具有测距的功能，可测出各时刻船舶与不同机构预报的热带气旋中心的距离。方便相关人员对船舶航线与热带气旋路线的做出相对准确的预判。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法，其特征在于具有如下步骤 S100.采集热带气旋的预报信息记录当前时刻由各国家或地区发布的针对某一热带气旋当前时刻的预报信息，该预报信息至少包含该热带气旋在未来若干时间点的预计位置、预计强度和预计影响范围； S200.采集热带气旋的实况信息记录当前时刻由某一国家或地区发布的所述热带气旋的实况信息，该实况信息至少包含在当前时刻和过去若干时间点的实况位置、实际强度和实际影响范围； S300.利用所述热带气旋的预报信息和实况信息，按热带气旋的强度分类规则和ECDIS标准，将所述热带气旋的预报信息和实况信息转换成可在ECDIS标准底图上表示的热带气旋图形标识数据； S400.记录选定船舶在当前时刻至少包括船舶所在位置的经纬度、航向和航速的航行信息，按ECDIS标准将所述的船舶的航行信息转换成可在ECDIS标准底图表示的船舶图形标识数据； 以所述当前时刻的航行信息为基础，计算出未来不同时刻船舶的多个预计位置的船舶图形标识数据； S500.将所述的热带气旋图形标识数据和船舶图形标识数据标绘在带有区域地理信息的ECDIS底图上，完成当前时刻船舶-热带气旋的标绘； S600.设定包含多个时间点的时间段，重复步骤S100-S500，将每个时间点标绘得到的船舶和热带气旋的图像信息标绘在ECDIS底图上，生成热带气旋和船舶在所述时间段内的路径图，将路径图输入ECDIS的显示单元，由该显示单元输出，完成船舶-热带气旋动态标绘显示； 所述热带气旋图形标识数据至少具有 显示热带气旋中心位置的坐标点的坐标数据；表示热带气旋等级的坐标点颜色数据；以所述坐标点为圆心，表示热带气旋影响范围的圆圈的尺寸数据。
2.根据权利要求I所述的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法，其特征还在于在步骤SlOO之后还包括 步骤S150.利用字符特征在从所述由各国家或地区发布的针对某一热带气旋当前时刻的预报信息中，依照各国家或地区发布的预报信息中的英文缩写表示，选定若干国家或地区所发布的预报信息。
3.根据权利要求I所述的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法，其特征还在于所述步骤S200中，根据 T=nX24h+mX6h 其中^为采集所述国家发布时间，!!=。，^』……!!!=。，^』; 采集选定国家公布的所述热带气旋在过去若干时间点的实况信息。
4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法，其特征还在于选择日本气象厅所发布的所述热带气旋的实况信息。
5.一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示系统，其特征在于具有 数据输入单元通过互联网获取世界各国家或地区关于某一热带气旋的预报信息和实况信息；获取所在船舶当前的航行信息；中央处理单元接收数据输入单元上传的所述热带气旋的预报信息和实况信息以及船舶当前的航行信息，按照热带气旋的强度分类规则和ECDIS标准将所述的预报信息、实况信息和航行信息转换成可在ECDIS标准底图上标绘如权利要求I所述的图形标识数据； 动态显示单元接收由中央处理单元传送的可在ECDIS标准底图上标绘图形标识数据，在带有ECDIS底图的显示界面中显示当前时刻所述热带气旋的预报路径图和实况路径图以及船舶的预计航行路径图，完成船舶-热带气旋动态标绘显示。
6.根据权利要求5所述的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示系统，其特征还在于所述数据输入单元中还具有输入键盘，供操作人员手动输入某一热带气旋的预报信息和实况信息以及所在船舶的航行信息。
7.根据权利要求5所述的一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示系统，其特征还在于所述中央处理单元还具有数据筛选模块根据不同国家或地区所发布的热带气旋信息所带有的不同的字符特征，从所获取的世界各国家或地区发布的热带气旋信息中筛选出特定的国家或地区所发布的热带气旋信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于ECDIS的船舶-热带气旋动态标绘显示方法和系统，具有如下步骤S100.采集热带气旋的预报信息，S200.采集热带气旋的实况信息，S300.将所述热带气旋的预报信息和实况信息转换成可在ECDIS标准底图上表示的热带气旋图形标识数据；S400.记录航行信息，将航行信息转换成船舶图形标识数据；S500.热带气旋图形标识数据和船舶图形标识数据标绘在带有区域地理信息的ECDIS底图上，完成当前时刻船舶-热带气旋的标绘。本系统以背景资料清晰、航行数据全面的ECDIS或电子地图为平台，逐小时自动显示多家热带气旋预报位置、路径及船舶的位置和计划航线，特点是动态、直观、实时、使用方便，易于企业船舶管理人员和船舶驾驶人员根据热带气旋和船舶的相对位置，做出迅速、合理的判断，更好的保障船舶和船上人员的安全。
文档编号G01C21/00GK102865864SQ20121033774
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者刘大刚, 白春江, 陈杰伟 申请人:大连海事大学