本發明涉(she)及(ji)船舶識(shi)別，尤其涉(she)及(ji)用于海洋船舶維護的干船塢(wu)(wu)塢(wu)(wu)口駛(shi)離船舶識(shi)別系統及(ji)方法(fa)。

背景技術：

1、船(chuan)舶(bo)識(shi)別技(ji)(ji)(ji)術(shu)領(ling)域(yu)專注于使用自動化系(xi)統(tong)和(he)(he)(he)(he)(he)設備來識(shi)別、跟(gen)蹤和(he)(he)(he)(he)(he)管理船(chuan)舶(bo)。這一領(ling)域(yu)包含(han)多種(zhong)技(ji)(ji)(ji)術(shu)手段，包括但不限(xian)于使用雷達、聲(sheng)納、視頻監(jian)控、自動識(shi)別系(xi)統(tong)（ais）以(yi)及各種(zhong)傳(chuan)感器技(ji)(ji)(ji)術(shu)。船(chuan)舶(bo)識(shi)別技(ji)(ji)(ji)術(shu)在提(ti)高港口(kou)和(he)(he)(he)(he)(he)水(shui)域(yu)的(de)(de)安全(quan)性、效率以(yi)及監(jian)管合規(gui)性方面發揮著(zhu)重(zhong)要(yao)作用，能夠實(shi)現(xian)對船(chuan)舶(bo)的(de)(de)實(shi)時定(ding)位(wei)和(he)(he)(he)(he)(he)識(shi)別，助力船(chuan)舶(bo)交通(tong)管理和(he)(he)(he)(he)(he)海上搜(sou)救(jiu)行動。此(ci)外，系(xi)統(tong)還可以(yi)集成(cheng)到更廣(guang)泛(fan)的(de)(de)海洋監(jian)控和(he)(he)(he)(he)(he)管理系(xi)統(tong)中，以(yi)支持環境(jing)保護和(he)(he)(he)(he)(he)水(shui)域(yu)使用的(de)(de)可持續性。

2、其中，干船(chuan)塢塢口駛(shi)離船(chuan)舶(bo)(bo)識別系統是(shi)一(yi)種專門(men)設計用于在干船(chuan)塢環境中自動(dong)識別即將駛(shi)離塢口的(de)(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)的(de)(de)(de)系統。系統的(de)(de)(de)用途主要是(shi)確保船(chuan)舶(bo)(bo)在干船(chuan)塢的(de)(de)(de)維護(hu)或修理期(qi)間能夠安全、高效地(di)駛(shi)入或駛(shi)離。通(tong)過自動(dong)化(hua)識別和跟(gen)蹤(zong)船(chuan)舶(bo)(bo)的(de)(de)(de)位置和狀態，幫助(zhu)減少人為錯誤，優化(hua)塢口的(de)(de)(de)使用效率，并增強船(chuan)塢運營的(de)(de)(de)安全性，還可以支持(chi)船(chuan)舶(bo)(bo)維修計劃(hua)的(de)(de)(de)管理，確保按照預定時間表(biao)進行(xing)船(chuan)舶(bo)(bo)的(de)(de)(de)進出。

3、現有(you)船(chuan)舶(bo)(bo)識別技術(shu)依賴(lai)雷達、聲納和視頻監控，但(dan)在干船(chuan)塢這類特殊環境下，這些技術(shu)受(shou)到空(kong)間限制和多重信號干擾，影(ying)響定(ding)位準(zhun)確(que)性。視線(xian)和光(guang)照條件限制使得視頻監控可能無法(fa)(fa)全面(mian)覆蓋塢口區域或清晰捕捉所有(you)必要的(de)(de)船(chuan)舶(bo)(bo)動(dong)態。現有(you)系統的(de)(de)自(zi)動(dong)識別功能常依賴(lai)固(gu)定(ding)算(suan)法(fa)(fa)和預設(she)參數，在面(mian)對突發情(qing)(qing)況(kuang)或非(fei)標(biao)準(zhun)操(cao)作(zuo)時可能無法(fa)(fa)靈活調(diao)(diao)整，導致響應不夠靈活或準(zhun)確(que)。剛(gang)性的(de)(de)處理方(fang)式(shi)在船(chuan)舶(bo)(bo)緊急(ji)駛離或需(xu)要快速調(diao)(diao)整的(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)下可能造成延誤，影(ying)響塢口的(de)(de)運營效率和安全。

技術實現思路

1、本(ben)發(fa)明的(de)目的(de)是解(jie)決(jue)現有技術中存在的(de)缺(que)點(dian)，而提出的(de)用(yong)于海(hai)洋船(chuan)舶維護(hu)的(de)干船(chuan)塢塢口駛離船(chuan)舶識別(bie)系統及方法。

2、為了(le)實(shi)現上述(shu)目的，本發明采用了(le)如下技術(shu)方案：用于海洋船(chuan)舶維護的干船(chuan)塢塢口駛離(li)船(chuan)舶識別系統包括：

3、聲(sheng)音(yin)指令(ling)解析(xi)(xi)模塊接收(shou)塢口(kou)環境音(yin)頻輸入，進行聲(sheng)學信號分(fen)析(xi)(xi)，通(tong)過頻率濾波和(he)振幅檢測(ce)，區(qu)分(fen)人聲(sheng)和(he)背景(jing)噪音(yin)，識(shi)別(bie)關鍵語音(yin)指令(ling)，生成安(an)全指令(ling)數據；

4、調度決(jue)策模(mo)塊基(ji)于所(suo)述安全指令數據，分析船(chuan)舶(bo)所(suo)有(you)者、維(wei)護團(tuan)隊及塢口(kou)管理者的(de)輸入參(can)數，進(jin)行(xing)(xing)資(zi)(zi)源配(pei)置和時間(jian)表計算，根(gen)據計算結果進(jin)行(xing)(xing)優先(xian)(xian)級(ji)排序和資(zi)(zi)源分配(pei)，動(dong)態優化塢口(kou)資(zi)(zi)源與時間(jian)管理，實時更(geng)新海洋船(chuan)舶(bo)駛(shi)離塢口(kou)的(de)優先(xian)(xian)順序，生(sheng)成優化調度方案；

5、微(wei)動態分析模塊接收所述優(you)化調度方案，基于高速攝像數據(ju)，監控船(chuan)(chuan)體(ti)表(biao)面微(wei)小變化，評估海洋(yang)船(chuan)(chuan)舶(bo)細微(wei)振(zhen)動和位置偏移(yi)，根據(ju)評估結(jie)果對(dui)海洋(yang)船(chuan)(chuan)舶(bo)的結(jie)構穩定(ding)性進(jin)行(xing)定(ding)量分析，預測(ce)潛在維護(hu)問題(ti)，生成(cheng)船(chuan)(chuan)舶(bo)維護(hu)預警(jing)信息(xi)；

6、位(wei)置定位(wei)識(shi)別模塊(kuai)利用(yong)所述船(chuan)舶(bo)維護(hu)(hu)預(yu)警信息(xi)，結合gps實時(shi)更新海洋船(chuan)舶(bo)在(zai)塢(wu)口內的位(wei)置信息(xi)，同步位(wei)置數(shu)據至維護(hu)(hu)數(shu)據庫，動態(tai)調整船(chuan)舶(bo)駛離路徑和(he)駛離時(shi)間，輸出海洋船(chuan)舶(bo)動態(tai)識(shi)別信息(xi)。

7、作為(wei)本發明的進一步方案，所述安全(quan)指(zhi)令數(shu)據的獲取(qu)步驟為(wei)：

8、接(jie)收塢口(kou)環境(jing)的音頻輸入，進行快(kuai)速傅里葉變換(huan)，轉換(huan)音頻信號(hao)從(cong)時間域(yu)到頻率域(yu)，采用公式(shi)，

9、

10、計(ji)算頻(pin)率下的(de)信號幅度，生成(cheng)頻(pin)譜數據，其(qi)中(zhong)，表示時間域中(zhong)的(de)聲音信號強度，表示頻(pin)率；

11、對所述(shu)頻譜數據應用帶通濾波(bo)器，排除背景(jing)噪音，采(cai)用公(gong)式，

12、

13、生成濾(lv)波后的(de)頻譜數據，其(qi)中，、和(he)分(fen)別為濾(lv)波衰減系(xi)數、冪次(ci)指(zhi)數和(he)相位(wei)調節系(xi)數，用(yong)于優(you)化濾(lv)波過程，確保人(ren)聲(sheng)與噪音(yin)有效分(fen)離(li)；

14、分析(xi)所述濾波(bo)后(hou)的頻(pin)譜(pu)數據，設(she)定能量閾值，識別(bie)關鍵指令部分，采用公式(shi)，

15、

16、計算(suan)平(ping)均振幅，若(ruo)大于(yu)，則定義(yi)為關(guan)(guan)鍵(jian)(jian)指令，生成(cheng)安(an)全(quan)指令數據(ju)，其中(zhong)，代表(biao)(biao)每個頻點(dian)的(de)(de)重(zhong)要性加權，用于(yu)增強關(guan)(guan)鍵(jian)(jian)頻點(dian)的(de)(de)影(ying)響，代表(biao)(biao)樣本數量(liang)，表(biao)(biao)示(shi)經過濾波(bo)的(de)(de)第個樣本點(dian)的(de)(de)幅度(du)。

17、作為(wei)本發明的進一步方案(an)，所述(shu)資源配置和時間表的計算步驟為(wei)：

18、收(shou)集(ji)所(suo)(suo)述(shu)安全指令數(shu)據和(he)船舶所(suo)(suo)有者、維護團隊(dui)及塢口管理(li)者的輸入(ru)，采(cai)用公式，

19、

20、進行整合(he)，輸出參(can)(can)數(shu)(shu)整合(he)數(shu)(shu)據，其中，是參(can)(can)數(shu)(shu)整合(he)的調整常數(shu)(shu)，用于(yu)確保(bao)參(can)(can)數(shu)(shu)數(shu)(shu)量的影(ying)響(xiang)得到反映，代表第個輸入參(can)(can)數(shu)(shu)，為參(can)(can)數(shu)(shu)數(shu)(shu)量；

21、基于(yu)所述參數整合數據(ju)，采用公式，

22、

23、計算并輸出資(zi)源需(xu)求(qiu)(qiu)總和，其(qi)中，為資(zi)源需(xu)求(qiu)(qiu)調整系數，量化每(mei)個(ge)參數單位對(dui)資(zi)源需(xu)求(qiu)(qiu)的影(ying)響(xiang)，為基(ji)礎資(zi)源需(xu)求(qiu)(qiu)偏(pian)移量；

24、基于所述資(zi)源需求總(zong)和，采用公式，

25、

26、計算并輸出時(shi)(shi)間(jian)表(biao)總時(shi)(shi)長，其(qi)中(zhong)，代(dai)表(biao)基礎時(shi)(shi)間(jian)單位，代(dai)表(biao)在無任何資(zi)源限(xian)制下的最大可用時(shi)(shi)間(jian)，為時(shi)(shi)間(jian)優化常數(shu)。

27、作為(wei)本發明(ming)的進一步方案(an)(an)，所述優化(hua)調度(du)方案(an)(an)的獲(huo)取步驟(zou)為(wei)：

28、基于所述時(shi)間(jian)表總時(shi)長，采用公式，

29、

30、計算船(chuan)舶優(you)先級得分，其中，代表(biao)優(you)先級評(ping)分調整系數，用于(yu)放大或(huo)縮(suo)小時間表(biao)結果的影響(xiang)，為標準化常數，用于(yu)確保(bao)優(you)先級得分在合理的范圍(wei)內；

31、依據所述船舶優(you)先級得分，動態調整(zheng)資(zi)源分配，采用(yong)公式，

32、

33、計算船舶分(fen)配(pei)的(de)資源(yuan)(yuan)總和(he)，其(qi)中，代(dai)表(biao)資源(yuan)(yuan)調配(pei)系數，用于調節優(you)(you)先級得分(fen)對(dui)資源(yuan)(yuan)分(fen)配(pei)的(de)影響，表(biao)示資源(yuan)(yuan)分(fen)配(pei)基礎偏移(yi)，確(que)保(bao)優(you)(you)先級低(di)的(de)船舶獲得必要資源(yuan)(yuan)；

34、基于所述船舶(bo)分配的資源總和，與現有塢口操(cao)作(zuo)計劃進(jin)行(xing)整(zheng)合，采(cai)用公式(shi)，

35、

36、計算方案得分，并輸(shu)出優(you)化調(diao)度方案，其中，是調(diao)度效率倍增因(yin)子(zi)，用于優(you)化調(diao)度效率，是調(diao)度計劃優(you)化常數，用于平(ping)衡調(diao)度方案的靈活性。

37、作(zuo)為(wei)本發(fa)明的(de)進一步(bu)方案，所述海洋船(chuan)舶細微振動和位(wei)置偏移的(de)評估(gu)步(bu)驟為(wei)：

38、基于所述優化調度方案，部(bu)署攝像頭，連續記錄船體表面狀態，采(cai)用公式，

39、

40、計(ji)算圖像幀(zhen)間差異的(de)累(lei)計(ji)量，其中，表示在時間的(de)圖像幀(zhen)，代(dai)表總幀(zhen)數，是(shi)用于(yu)增(zeng)強微小變化敏感度的(de)調整常(chang)數，是(shi)用于(yu)放(fang)大或縮小圖像變化值的(de)指數，增(zeng)加對細節(jie)的(de)敏感性；

41、根據(ju)所述圖像幀間(jian)差異的累(lei)計量(liang)，識別并量(liang)化每幀之間(jian)的細微變化，采用公式，

42、

43、計算每幀之間的平均變化(hua)量，其中，是用(yong)于(yu)調節變化(hua)量影響的系數，是用(yong)于(yu)穩定分母，防止(zhi)除零錯誤的小常數；

44、根據所述每幀之間的平均(jun)變化(hua)量，評估船舶振動和位置偏(pian)移(yi)，采(cai)用公式(shi)，

45、

46、計算量(liang)化評(ping)估(gu)值，輸出評(ping)估(gu)結果，其中，是預設(she)的(de)敏感度閾值，是用于調整(zheng)變化量(liang)到實(shi)際評(ping)估(gu)分數(shu)的(de)轉換系數(shu)，是敏感度調整(zheng)系數(shu)，用于確保(bao)評(ping)估(gu)的(de)靈敏度。

47、作為本發明的進一(yi)步方(fang)案，所(suo)述船(chuan)舶維護預警信息(xi)的獲取(qu)步驟為：

48、根據所述評估結果，對船體(ti)結構穩定性進行(xing)分析，采用公(gong)式，

49、

50、計算穩定(ding)性(xing)評分，其中(zhong)，是(shi)調整系數，用于調整振(zhen)動和(he)位置偏移對結構穩定(ding)性(xing)評分的影響，是(shi)指數，用于增強(qiang)或(huo)減(jian)弱評分的敏感度(du)，匹配(pei)差(cha)異類型和(he)大(da)小的船舶(bo)，

51、基于所述穩定性得分(fen)，分(fen)析(xi)船(chuan)舶潛在維護問(wen)題，采用(yong)公式，

52、

53、計算當(dang)前船舶(bo)結構穩定(ding)性評(ping)分(fen)，得到維(wei)護需求預測結果(guo)，其中，是維(wei)護觸(chu)發得分(fen)閾(yu)值(zhi)，是加權系數，是常數，用(yong)于穩定(ding)分(fen)母，防(fang)止(zhi)極端情(qing)況下的數值(zhi)錯誤；

54、根據所述維(wei)護需求預測結果，設(she)定(ding)維(wei)護預設(she)閾值，采用公式(shi)，

55、

56、計(ji)算維護(hu)預警(jing)得分(fen)，若大于，則(ze)發出(chu)船舶維護(hu)預警(jing)信(xin)息(xi)，其中，是調整因子(zi)，用(yong)于將維護(hu)需(xu)求轉化(hua)為(wei)實際的預警(jing)級(ji)別，是正規(gui)化(hua)常數，確(que)保(bao)預警(jing)信(xin)息(xi)合理(li)性(xing)。

57、作為(wei)本發明的進一步(bu)方案，所述海洋船舶實時位置識(shi)別信息的獲取(qu)步(bu)驟為(wei)：

58、基(ji)于所(suo)述船舶(bo)維護預(yu)警信息結合gps，進(jin)行數據融(rong)合，采用公式，

59、

60、輸出(chu)融合數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，其中，是(shi)船舶在時間的gps位置數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，是(shi)預警信息(xi)的權(quan)重系(xi)數(shu)(shu)，是(shi)gps位置數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)的影響系(xi)數(shu)(shu)，是(shi)用于放大(da)或壓縮gps數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)變(bian)化的指數(shu)(shu)，是(shi)標(biao)準化系(xi)數(shu)(shu)，用于平衡(heng)公式；

61、根據(ju)(ju)所述融合數據(ju)(ju)，采用公式，

62、

63、和

64、

65、計算優化(hua)(hua)航行路徑和預(yu)定駛離(li)時間(jian)，其中，是(shi)路徑調整(zheng)的系(xi)(xi)數(shu)，是(shi)小數(shu)，確保對(dui)數(shu)運算有效，是(shi)時間(jian)調整(zheng)系(xi)(xi)數(shu)，是(shi)時間(jian)調整(zheng)指(zhi)數(shu)，是(shi)時間(jian)調整(zheng)的標準化(hua)(hua)系(xi)(xi)數(shu)；

66、根據所述優化航行路徑和預(yu)定駛離(li)時間，制定并輸(shu)出海洋船(chuan)舶動(dong)態識(shi)別信息。

67、用于海洋船舶(bo)維護(hu)的干船塢塢口駛離船舶(bo)識別方法(fa)，包(bao)括(kuo)以下步(bu)驟：

68、s1：接收塢口(kou)環境的音(yin)頻輸(shu)入，進行快速(su)傅里葉變(bian)換，應用帶(dai)通濾波器，排除背景(jing)噪(zao)音(yin)，設定能(neng)量閾值，識別關鍵指(zhi)令部分，計算平均振(zhen)幅(fu)，生成安全(quan)指(zhi)令數據；

69、s2：收(shou)集所(suo)述安全指令(ling)數據和(he)船舶所(suo)有(you)者(zhe)、維(wei)護團隊(dui)及(ji)塢口管理者(zhe)的輸入(ru)進行整合，分析資源需求總(zong)和(he)，計算并(bing)輸出時(shi)間表(biao)總(zong)時(shi)長；

70、s3：基(ji)于所(suo)述時間表總時長，計(ji)算船舶優先(xian)級得分，動態調(diao)整資源(yuan)分配，與現有塢口操作計(ji)劃進行整合，輸出優化調(diao)度方案；

71、s4：基(ji)于所述優(you)化(hua)調(diao)度方(fang)案，部署(shu)攝像(xiang)頭，連續記錄船體(ti)表面(mian)狀態，計算圖(tu)像(xiang)幀(zhen)間差異的累計量(liang)，識別并量(liang)化(hua)每幀(zhen)之間的細(xi)微變化(hua)，評估船舶振動和位置偏移，輸出(chu)評估結果；

72、s5：根據(ju)所述評估結果，對(dui)船(chuan)(chuan)體(ti)結構穩(wen)定(ding)性進(jin)行(xing)(xing)分析，分析船(chuan)(chuan)舶潛(qian)在維(wei)護(hu)(hu)問題，計算當前船(chuan)(chuan)舶結構穩(wen)定(ding)性評分和(he)維(wei)護(hu)(hu)預警得(de)分，設定(ding)維(wei)護(hu)(hu)預設閾值進(jin)行(xing)(xing)判斷，生成船(chuan)(chuan)舶維(wei)護(hu)(hu)預警信息；

73、s6：基于所述船舶(bo)維護預(yu)警信息結(jie)合gps，進行(xing)數(shu)據融合，計算優(you)化航(hang)行(xing)路徑(jing)和預(yu)定(ding)駛離時間，制定(ding)并輸出海洋船舶(bo)動(dong)態識(shi)別信息。

74、與現有(you)技術相比，本發明的優(you)點和積(ji)極效(xiao)果在于：

75、本發(fa)明中，通過聲(sheng)學信(xin)號分析和(he)(he)關鍵指令(ling)識別(bie)，允(yun)許在(zai)多噪聲(sheng)環境中更準確(que)地分辨人聲(sheng)，顯著提升指令(ling)的(de)識別(bie)率和(he)(he)響應(ying)速度，在(zai)干船(chuan)塢(wu)的(de)復雜環境中可(ke)以有效減少誤操作，動態(tai)的(de)資源與(yu)時(shi)間管(guan)理使得船(chuan)只駛(shi)離(li)的(de)優先順序和(he)(he)調度計(ji)劃能(neng)根據(ju)實(shi)時(shi)情況進行優化，提升塢(wu)口(kou)使用效率和(he)(he)船(chuan)舶(bo)(bo)(bo)維(wei)護的(de)響應(ying)速度，精(jing)確(que)監控微小振動和(he)(he)位置偏移(yi)有助于及時(shi)預(yu)測潛在(zai)維(wei)護問題，減少事故發(fa)生率，保(bao)障(zhang)船(chuan)舶(bo)(bo)(bo)的(de)長期運(yun)營安全，實(shi)時(shi)更新的(de)位置信(xin)息和(he)(he)動態(tai)調整(zheng)的(de)駛(shi)離(li)路徑進一步提高了(le)對船(chuan)舶(bo)(bo)(bo)運(yun)動的(de)控制精(jing)度，避免碰撞和(he)(he)事故，增強(qiang)運(yun)營流暢性和(he)(he)安全性。