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[发明专利]一种将微脉冲激光雷达快速对准船舶烟囱的方法-CN201810443064.7有效
发明人：张安民;刘禹;张豪;宁一伟;欧阳知雨;刘帅;刘荣霞;候泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-05-10 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G01S17/46 文献下载
摘要：本发明涉及船舶污染物检测技术领域，特别是涉及一种将微脉冲激光雷达快速定位船舶烟囱的方法。包括以下步骤：步骤一、确定云台水平转角，步骤二，确定云台垂直转角，步骤三、通过将AIS数据，GPS数据，潮高数据及海域最低潮高传入控制主机中，并在控制主机中先计算出水平转角，再计算出垂直转角，根据控制主机计算出的角度，步进电机通过调控控制云台，使微脉冲激光雷达对准烟囱。通过本方法可以快速精准的将微波脉冲激光雷达对准船舶的烟囱。
一种脉冲激光雷达快速对准船舶烟囱方法

[发明专利]一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法-CN201710173949.5有效
发明人：张安民;杜佳芸;张永兵;宁一伟;欧阳知雨;刘禹 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-03-22 - 公布日： 2022-06-03 - 主分类号： H04L67/12 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多网融合的船舶监管系统及其数据交换方法，系统包括船载子系统、岸基子系统和通信子系统；船载子系统包括第一终端设备、第一功能模块、第一数据库和第一通信模块四个部分；岸基子系统包括第二终端设备、第二功能模块、第二数据库、服务器、网关、基站和第二通信模块；通信子系统包括AIS网络、3/4G网络和WiFi网络，用于实现船与船、船与岸之间的通信链接。该系统利用网格定位的方法对船舶进行动态分组，以及解决在不同网络架构下，船舶的船载AIS设备、移动终端和岸基系统之间如何进行通信的问题，实现对船舶的全面监管和信息服务。
一种基于融合船舶监管系统及其数据交换方法

[发明专利]一种基于导航浮标数据反演表层海流的方法-CN201811209727.5有效
发明人：张安民;宁一伟;张豪;欧阳知雨;刘禹;刘帅;刘荣霞;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-17 - 公布日： 2022-04-15 - 主分类号： G01P5/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于导航浮标数据反演表层海流的方法，包括以下步骤：步骤一、在观察海域布设导航浮标，搭载海流数据测量系统；步骤二、根据海流数据测量系统收集浮标位置数据进行修正获得其运动参数；步骤三、根据海流数据测量系统收集浮标位置数据建立浮标受力模型；步骤四、通过海流反演算法分析浮标受力模型中浮标受到海流阻力参数；步骤五、将步骤二中浮标运动参数和步骤三中浮标受海流阻力参数进行运算获得观察海域海流流速大小和方向的初始值；步骤六、对步骤五中获得的海流流速大小和方向的初始值进行修正获得最终海流流速数值。本发明通过导航浮标实现对特定海域的海流进行准确测量，改进了传统测量方法的不足。
一种基于导航浮标数据反演表层海流方法

[发明专利]一种基于信息量的船舶所处会遇态势紧迫度量化分析方法-CN201710978869.7有效
发明人：张安民;张永兵;张豪;杜佳芸;欧阳知雨;宁一伟;刘禹;刘荣霞;刘帅;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-10-19 - 公布日： 2020-12-11 - 主分类号： G08G3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于信息量的船舶所处会遇态势紧迫度量化分析方法，其包括空间范围约束条件确定、船舶所处会遇态势紧迫度量化分析基础事件确定及其对应的产生概率P的定义、船舶间距离计算、空间约束范围内他船在目标船舶方位上分布状况的量化、船舶所处会遇态势紧迫度量化与表达五个主要部分，该方法以AIS报文中MMSI为船舶标识，通过船舶瞬时位置坐标、船舶长度等数据基于信息量的概念量化船舶所处其与其船舶领域内船舶所构成会遇态势的紧迫度状况。该方法能够辅助交通管理系统监测交通流状况，进而为船舶安全航行提供指导。
一种基于信息量船舶处会遇态势紧迫度量化分方法

[发明专利]一种远程测定船舶污染排放装置及其应用方法-CN201710950786.7有效
发明人：张安民;欧阳知雨;纳静;张永兵;杜佳芸;宁一伟;刘禹 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-10-13 - 公布日： 2020-12-11 - 主分类号： G01S17/88 文献下载
摘要：本发明公开了一种远程测定船舶污染排放装置及其应用方法：包括控制主机、实时处理器、AIS系统和测量部件；测量部件包括底座、控制云台、微脉冲激光雷达、远程瞄准器；AIS系统获取测量海域范围内船舶的地理坐标，实时发送至控制主机，通过控制云台调整微脉冲激光雷达对准方向，使其对准船舶烟囱口，向烟囱口发射激光束，激光回波信号返回实时处理器，分析得到船舶气体污染物成分及浓度信息。本发明利用微脉冲激光雷达对过往船舶排放的各种气体污染物浓度进行实时监测，一段时间监测后可以建立激光测定船舶大气污染光谱分析样本库，从而根据样本库的比对及时反馈船舶的污染物排放情况，进而达到监控船舶污染物排放的目的。
一种远程测定船舶污染排放装置及其应用方法

[发明专利]一种基于海洋数值预报模型的船舶多维导航系统-CN201710185723.7有效
发明人：张安民;张永兵;杜佳芸;欧阳知雨;宁一伟;刘禹;王宗宪 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-03-26 - 公布日： 2020-06-09 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于海洋数值预报模型的船舶多维导航系统，由海底地形大地高数据库、可视化多维导航应用终端和船舶简易可视化姿态显示终端三部分组成，其中：海底地形大地高数据库用于存储带有位置标签的空间海底地形大地高数据；可视化多维导航应用终端包括海底地形三维可视化模块、相对大地高信息模块、平面位置模块、港口潮位信息模块、航道实时水位信息模块、风场信息模块、计划航线设计模块和安全警戒面设计模块；船舶简易可视化姿态显示终端用于显示船舶的姿态变化及横、纵倾角信息，使船舶驾驶员了解船舶实时状况。该系统解决了二维电子海图不能提供海底微地形和快速获取精度较高的实时水位信息的一系列问题。
一种基于海洋数值预报模型船舶多维导航系统

[发明专利]一种基于AIS的近岸航道水深利用率计算方法-CN201710458763.4有效
发明人：张安民;张永兵;欧阳知雨;杜佳芸;宁一伟;刘禹 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-06-16 - 公布日： 2020-05-22 - 主分类号： G06Q10/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于AIS的近岸航道水深利用率计算方法，其包括AIS数据处理、水深利用率量化计算样本确定、目标区域模型构建、水深利用率量化模型四个部分。该方法以AIS报文中船舶吃水与目标区域海图水深的比值作为航道水深利用情况最基本的量化指标。该指标与当前存在的指标相比，充分考虑目标区域水深状况和水深利用主体的吃水特征，能够更加合理、直观地表征近岸航道水深利用状况，为港口航道疏浚提供相应的指导。
一种基于 ais 近岸航道水深利用率计算方法

[发明专利]一种基于船舶AIS和计程仪数据的近岸流场反演方法-CN201710762818.0有效
发明人：张安民;张永兵;欧阳知雨;杜佳芸;宁一伟;刘禹 -专利权人：天津大学
申请日： 2017-08-30 - 公布日： 2020-03-17 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于船舶AIS和计程仪数据的近岸流场反演方法，包括数据处理、构建区域空间数值模型、流速确定、流向确定四个主要部分。本发明以AIS报文中Heading与COG间夹角、SOG和由计程仪测得的船舶对水航速，反演船舶在近岸所经过区域的流场情况，解决利用传统方法不能持久观测和整体感知区域流场状况的问题，能够快速获取研究区域流场情况，进而为过往船舶和近岸工程实施提供指导。
一种基于船舶 ais 计程数据近岸反演方法

[发明专利]一种基于TDOA的水下长基线声学定位方法-CN201811208291.8在审
发明人：张安民;宁一伟;张豪;欧阳知雨;刘禹;刘帅;刘荣霞;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-17 - 公布日： 2019-03-29 - 主分类号： G01S5/20 文献下载
摘要：一种基于TDOA的水下长基线声学定位方法，包括：在目标海域中布设由若干个基站构成的定位基站阵列以及用于接收数据的测量船；建立基于TDOA方法的定位模型，获得基于TDOA方法的第i个基站与定位目标之间的距离值；根据所述的距离值，利用Chan算法获取定位目标的初始位置；对得到的定位目标的初始位置，利用Taylor算法进行迭代，得出更精确的结果；对结果进行阈值判断，如所述结果小于设定阈值则输出最终结果，否则，继续进行阈值判断，直到结果小于阈值为止。本发明的方法简单，在水下环境中抗干扰能力强且定位精度高。能保证定位的精度，同时也降低了定位所需要的时间，能够实现快速地对水下目标进行精准定位。
定位目标阈值判断声学基线基站定位精度高抗干扰能力定位基站定位模型接收数据精准定位水下环境水下目标最终结果测量船布设迭代算法海域输出保证

[发明专利]一种海域内多船碰撞危险度的高效监测方法-CN201811191533.7在审
发明人：张安民;欧阳知雨;张豪;宁一伟;刘禹;刘帅;刘荣霞;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-12 - 公布日： 2019-03-08 - 主分类号： G08G3/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种海域内多船碰撞危险度的高效监测方法：读取监测海域内所有船舶的即时AIS数据，对船舶的经纬度坐标进行线性内插，将各船舶的位置信息同步到同一个时间点；根据船舶碰撞危险度的监测要求设置DBSCAN的扫描半径，将最小包含点数设置为2；对海域内的所有船舶进行DBSCAN聚类计算，将海域内的船舶按照空间分布聚类；对聚类生成的簇中的每一船舶分别计算多船碰撞危险度。本发明能够减少监测海域内所有船舶的碰撞危险度的总计算量，节约总计算时间，从而实现碰撞危险度的实时计算。
碰撞危险船舶海域监测聚类船舶碰撞读取经纬度坐标空间分布实时计算线性内插计算量时间点危险度点数扫描节约

[发明专利]一种新的船舶轨迹聚类方法-CN201811191505.5在审
发明人：张安民;欧阳知雨;张豪;宁一伟;刘禹;刘帅;刘荣霞;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-12 - 公布日： 2019-03-08 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开了一种新的船舶轨迹聚类方法：对AIS数据进行预处理，将属性值明显错误的项删除；基于AIS数据提取船舶轨迹；将每条船舶轨迹的起始点的经纬度和终点的经纬度作为船舶轨迹的特征值，即每条船舶轨迹的表示方式为(LongA，LongB，LatA，LatB)；利用k‑means空间聚类法对船舶轨迹进行聚类。本发明将船舶轨迹作为四维点进行聚类，利用该发明能够更有效提取船舶轨迹的一些特征，从而应用到船舶行为特征的研究中。
船舶聚类经纬度预处理表示方式空间聚类行为特征起始点四维删除应用研究

[发明专利]一种利用多功能浮标进行潮汐监测的方法-CN201811210761.4在审
发明人：张安民;宁一伟;张豪;欧阳知雨;刘禹;刘帅;刘荣霞;侯泽北 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-10-17 - 公布日： 2019-03-01 - 主分类号： G01F23/76 文献下载
摘要：本发明介绍了一种利用多功能浮标监测潮汐的方法，目的在于以高精度GPS定位系统为基础，通过浮标姿态修正、异常点剔除、曲线拟合等方法实现海面高度序列的反演，从而实现监测潮汐的目的；方法的实现能改善传统潮汐测量工作中，测量范围受验潮站位置限制的影响，以及有效地提高了监测的精度，有望实现对潮汐的精准监测和预报。
潮汐监测多功能浮标潮汐测量高度序列曲线拟合位置限制姿态修正异常点有效地浮标反演剔除海面测量预报

[发明专利]一种基于精密POS的海底地形测量方法-CN201810634956.5在审
发明人：张安民;刘荣霞;刘禹;张豪;候泽北;刘帅;宁一伟;欧阳知雨 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-06-15 - 公布日： 2018-12-21 - 主分类号： G01B7/16 文献下载
摘要：本发明涉及海底地形测量技术领域，特别是涉及一种基于精密POS的海底地形测量方法，目的在于以高精度GNSS定位为基础，通过GNSS接收机，姿态仪和测深仪构成的精密POS采集船体测量系统的三维坐标信息，在解算测点三维坐标时以参考椭球面为基准，统一采用WGS‑84坐标系统，改善传统水深测量工作中，测量成果的精度受平面位置与深度信息匹配、水位控制、水深归算等影响的问题。
海底地形测量精密三维坐标信息测量成果测量系统平面位置三维坐标深度信息水深测量水位控制坐标系统测深仪椭球面姿态仪测点解算船体匹配水深采集参考统一

[发明专利]海底地形精密测量的仪器安装装置-CN201810039638.4在审
发明人：张安民;刘禹;张豪;张永兵;杜佳芸;宁一伟;欧阳知雨;刘帅;候泽北;刘荣霞 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-01-16 - 公布日： 2018-11-02 - 主分类号： F16M13/02 文献下载
摘要：本发明涉及海底测量仪器技术领域，尤其涉及一种海底地形精密测量的仪器安装装置，包括竖梁、横梁、安装座、两块侧固定板以及中间固定板，所述横梁垂直固定在所述竖梁的顶部，横梁的两端分别固定有GNSS，竖梁的底部固定有法兰盘，多波束通过螺栓固定在所述法兰盘上；安装座的横截面呈L形，安装座的一侧通过螺栓与所述竖梁固定连接，安装座的另一侧通过螺栓分别与所述两块侧固定板连接，侧固定板固定在船体上，中间固定板固定在两块侧固定板之间，中间固定板的中部安装有姿态仪。本装置使各仪器间的相对位置为固定值，只需进行一次性的精确测量，而不需每次安装都重新观测，即减少了作业流程，又避免了测量存在的误差。
安装座竖梁中间固定板横梁块侧仪器安装装置螺栓海底地形精密测量法兰盘固定板测量仪器技术领域固定板连接侧固定板垂直固定海底测量螺栓固定作业流程多波束一次性姿态仪船体观测

[发明专利]根据激光雷达观测数据判断船舶污染物是否超标的方法-CN201810444213.1在审
发明人：张安民;刘禹;张豪;宁一伟;欧阳知雨;刘帅;候泽北;刘荣霞 -专利权人：天津大学
申请日： 2018-05-10 - 公布日： 2018-09-04 - 主分类号： G01N33/00 文献下载
摘要：本发明涉及船舶污染物检测技术领域，特别是涉及一种根据微脉冲激光雷达观测数据判断船舶排放污染物是否超标的方法，包括以下步骤：一、在实验船上安装CO2浓度观测仪、SO2浓度观测仪、PM10测量仪；二，记录不同的实验船运行时由微脉冲激光雷达观测的数据及实验船上浓度观测仪观测的数据；三、将由微脉冲激光雷达观测的数据与实验船上的浓度观测仪观测的数据进行数据拟合；四、根据船舶污染气体排放的相关文件中对不同气体排放的临界值结合拟合函数。本装置实现通过观测烟囱处污染气体的浓度便快速、高效的判断船舶排放的污染气体浓度是否超标。
观测仪观测微脉冲激光雷达船舶污染物观测数据气体排放污染气体超标船舶检测技术领域排放污染物船舶污染激光雷达拟合函数数据拟合相关文件装置实现测量仪船运烟囱排放记录

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