專利名稱：自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種定位與追蹤系統(tǒng)，具體為在實(shí)驗(yàn)航道中自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在通航船舶模擬器航道實(shí)驗(yàn)中，由于技術(shù)限制不能記錄船舶模擬器的行駛航線，導(dǎo)致不可將比較好的航線路線準(zhǔn)確保存成文件，以備將來之用。即使得到比較理想的航線后，當(dāng)前技術(shù)也不能實(shí)現(xiàn)重走目標(biāo)航線。在現(xiàn)有的定位與追蹤系統(tǒng)中，只是在感性層次上估算船舶模擬器的大概位置，誤差較大，實(shí)用性不高。鑒于上述情況，目前需要對(duì)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種準(zhǔn)確度較高的自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)，包括安裝在船舶上的船舶模擬器，在該船舶航行的航道上設(shè)有攝像機(jī)，該攝像機(jī)將拍攝的船舶運(yùn)行軌跡傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述運(yùn)行軌跡圖形將模擬器在該圖形中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成模擬器在所述航道中·的實(shí)際坐標(biāo)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):所述系統(tǒng)中攝像機(jī)拍攝船舶模擬器航行過程，再通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和轉(zhuǎn)化得到模擬器在航道中的實(shí)際坐標(biāo)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確定位與追蹤船舶位置的目的，克服了現(xiàn)有控制系統(tǒng)只能在感性層次上估算船舶模擬器的大概位置、誤差較大、實(shí)用性不高的缺點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖1，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。本系統(tǒng)包括安裝在船舶上的船舶模擬器1，在該船舶航行的航道上設(shè)有攝像機(jī)2，該攝像機(jī)將拍攝的船舶運(yùn)行軌跡傳輸給計(jì)算機(jī)3，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述運(yùn)行軌跡圖形將模擬器在該圖形中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成模擬器在所述航道中的實(shí)際坐標(biāo)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確定位與追蹤船舶位置的目的。在實(shí)施過程中，因空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。標(biāo)定過程就是確定攝像機(jī)的幾何和光學(xué)參數(shù)，攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位。標(biāo)定精度的大小，直接影響著計(jì)算機(jī)視覺的精度。因而，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，能夠很好的確保實(shí)驗(yàn)精度更高、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更精確。標(biāo)定完成后，將攝像機(jī)拍攝的航行中的船舶模擬器視頻傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，將拍攝得到的視頻進(jìn)行圖像處理。在船舶模擬器上，將整個(gè)船舶模擬器露于水面之上部分全身涂黑，然后再在船頭和船尾上安置兩個(gè)白色的乒乓球，在處理船坐標(biāo)上，可以將船頭和船尾的兩個(gè)乒乓球的中心坐標(biāo)作為船本身的坐標(biāo)，其中乒乓球的檢測(cè)可以用圖像處理技術(shù)，得到乒乓球的所有像素坐標(biāo)，然后將所有坐標(biāo)進(jìn)行求和取平均值得出中心坐標(biāo)，進(jìn)而得到船舶模擬器在圖像中的像素坐標(biāo)，再運(yùn)用數(shù)學(xué)建模，得到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換因子，即轉(zhuǎn)換矩陣，基于此因子根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)和數(shù)學(xué)立體幾何等知識(shí)，完成圖像的像素坐標(biāo)到模型的物理坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，這樣就得到了船舶模擬器在航道中的實(shí)際坐標(biāo)。在實(shí)施過程中，計(jì)算機(jī)還可將每次船舶模擬器的坐標(biāo)等信息記錄并保存成文件，這樣便完成了航線記錄。工作人員可從保存的航線中，調(diào)出比較好的航線文件，通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備操控船舶模擬器按照航線文件中記錄的航行指令航行，完成重走記錄的航線。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利 要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)，包括安裝在船舶上的船舶模擬器，其特征在于:在該船舶航行的航道上設(shè)有攝像機(jī)，該攝像機(jī)將拍攝的船舶運(yùn)行軌跡傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將船舶模擬器的坐標(biāo)記錄并保存成文件，計(jì)算機(jī)操控船舶模擬器按照航線文件中記錄的航行指令航行 。
專利摘要本實(shí)用新型涉及自動(dòng)定位與追蹤船舶模擬器的系統(tǒng)，其包括安裝在船舶上的船舶模擬器，在該船舶航行的航道上設(shè)有攝像機(jī)，該攝像機(jī)將拍攝的船舶運(yùn)行軌跡傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述運(yùn)行軌跡圖形將模擬器在該圖形中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成模擬器在所述航道中的實(shí)際坐標(biāo)。本系統(tǒng)中攝像機(jī)拍攝船舶模擬器航行過程，再通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和轉(zhuǎn)化得到模擬器在航道中的實(shí)際坐標(biāo)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確定位與追蹤船舶位置的目的，克服了現(xiàn)有控制系統(tǒng)只能在感性層次上估算船舶模擬器的大概位置、誤差較大、實(shí)用性不高的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C11/00GK203100739SQ20122067397
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者劉曉平, 鄭斌, 乾東岳, 李明, 李帆, 范寧陽(yáng), 劉方舟, 凌威, 譚威, 周小玲 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)