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【科创·源动力】桥梁通航船舶追踪与撞击风险多级预警技术

2024-05-06
技术更迭,创新不止。为进一步厚植科学土壤,夯实创新根基,提升核心能力,推动以科技创新引领产业创新,苏交科向“新”而行,将带来系列科创成果。
 
 
 
研究背景
 
         主流桥梁防船撞预警技术主要由激光、图像、雷达、AIS四类设备构成,成本高昂,难适用于市场对于成本可控的中、小型系统的需求。视频影像具有数据直观、适用性强、成本低等优点,但目前多用于被动取证,蕴含的多维空间表征信息未充分挖掘,亟待利用影像设备研发“一专多能”的低成本桥梁防船撞预警系统。
 
 
创新成果
 
创新点
      研发了一套基于视觉图像技术的桥梁防船撞多级预警系统,突破了船舶及早追踪、轨迹预测等技术,创新提出了区域多级预警与轨迹异常预警双保障预警方式,船舶有效探测距离达到500m,极大降低了船舶撞击桥梁的风险性。
 
研究成果
      开发了一项基于视觉图像分析的桥梁通航船舶追踪与撞击风险多级预警成套技术,建立了一套由采集、存储、分析、警示、取证模成的完整小型系统,采用软硬件结合的视觉采集装置代替要激光雷达、AIS等高价设备,建设成本较传统系统降低了2/3。
 
 
基于计算机视觉的船舶抗干扰智能检测技术
针对活动水域船舶影像数据受到水纹、反射光噪声、目标检测物多样性等因素的干扰,基于表观信息匹配技术对船舶识别模型进行优化与改进,实现了视觉分析中船舶、浮标检测抗干扰算法的开发,解决了活动水域船舶检测的水纹强干扰问题。
 
桥址区水域船舶航行轨迹及早追踪技术
基于深层和浅层图像特征融合方法,解决了视域远端船舶目标检测问题,开发了基于卡尔曼滤波器实现了船舶航行轨迹的跟踪算法,实现了船舶500m的及早轨迹追踪。
 
船舶多目标航行轨迹预测技术
通过船舶轨迹数据,利用先验信息,评估船舶航行各类轨迹线的概率指标,预测船舶大概率航行轨迹线,并实现船舶异常轨迹的判别与评估。
 
桥梁防船撞轻量化多级预警技术
在船舶及早追踪、轨迹预测、碰撞取证等技术突破下,创新提出了区域多级预警与轨迹异常预警双保障预警方式,大幅提升了暗光条件下船舶碰撞预警准确性,极大降低了船舶撞击桥梁的风险性。
 

 
推广应用
 
         本技术面向中小型船撞预警系统的需求,为了迎合市场对于中、小型系统,实施成本可控的需求,考虑通过一类设备一专多能的方式精简系统,自主研发了一套基于视觉图像技术的桥梁防船撞轻量化多级预警系统,系统不需要激光雷达、AIS等高价设备的支撑,建设成本较传统系统降低了2/3,船舶有效探测距离达到500m,有效探测距离达到400m,可超前90s实现船舶异常行为预警,满足目前公路桥梁对于桥墩防船撞预警的切实需求。
 
 
         本项技术在崇启大桥应用了超过12个月时间,测试结果显示:已成功预警船舶风险行为60多次,误报率低于2%,总体预警有效率达到93%。
         本项目采用400万像素星光摄像头设备,在暗光条件下的预警情况如上排视频所示;在船舶示廓灯的辅助照明下,检测与轨迹追踪准确率达到91%,检测距离400~500m之间;在正常可视条件下,准确率达到95%,检测距离可达500m。技术应用受到业主的认可,并将开展进一步的升级工作。
 
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