專利名稱：船舶潮汐顯示方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及海洋航行、導航領域，尤其是涉及一種可以顯示船舶未來位置潮汐高度的方法及系統。
背景技術：
在航運方面，有些水道和港灣須在高潮前后才能航行和進出港；在軍事方面，有時為了選擇有利的登陸地點和時間，就必須考慮和掌握潮汐的情況；在生產方面，沿海的漁業、水產養殖業、農業、鹽業、資源開發、港口工程建設、測量、環境保護和潮汐發電等，都要掌握潮汐變化的規律。現有的潮汐查詢一般是基于潮汐預報表(簡稱為潮汐表)，根據位置的經緯度和時間信息，查詢相應的潮汐高度。較為先進的方式是將潮汐預報表輸入到計算機等智能設備中，然后輸入要查詢的位置和時間，通過計算機直接調取對應的潮汐高度變化數值進行顯示，或者將相應的數值通過曲線圖的形式更為直觀地表示出來。如中國海事網的潮汐表查詢頁面(http://app.cnss.com.cn/tide_search.php)上，可以選擇查詢的港口和查詢時間，并獲得相應日期此港口的潮汐高度變化曲線圖。此方式可以滿足港口作業的需求，但是對于位置不斷變化的船舶，就無法得到船舶將要達到的區域的潮汐高度變化信息，不利于海上工作的開展。
發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的只能獲取固定地點的潮汐高度的技術問題，提供一種可以獲取船 舶將要到達的區域的潮汐高度數值、為行船提供動態、準確的預測潮汐信息的船舶潮汐顯示方法。本發明針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種船舶潮汐顯示方法，包括以下步驟:
a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl；
b、從航速儀中讀取船舶當前速度；
C、從電子羅盤中讀取船舶當前航向；
d、根據航向、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1,t為時間間隔，t大于等于10分鐘且小于等于3小時；
e、從潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在ΤΟ+t時候的潮汐高度H1，進行記錄；
f、將t替換為nt，n為從2逐次增大的自然數，η小于等于100，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ；
g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。本方案通過預測船舶后續一段時間將要達到的位置，并將預計達到該處的時候該處潮汐的高度查詢出，通過曲線圖的方式表示出來。從曲線圖上可以清楚獲知船舶在未來時間所處海面的潮汐變化，對于漁業、行船、軍事等海上移動作業帶來極大的幫助。一種船舶潮汐顯示方法，包括以下步驟:
a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl；
b、從航速儀中讀取船舶當前速度；
C、船舶控制人員通過電子地圖輸入預定航行線路；
d、根據預定航行線路、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1, t為時間間隔；
e、從潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在Tft時候的潮汐高度H1，進行記錄；
f、將t替換為nt，η為從2逐次增大的自然數，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ；
g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。作為優選，所述t大于等于10分鐘且小于等于3小時。作為優選，所述η小于等于100。t和η的大小可以根據需要設定，適當的數值可以在提供足夠信息的情況下節約計算資源，即降低硬件要求，控制成本，減少響應時間。本方案中需要預先在電子地圖中設定航行路線，相比于前一方案，可以使工作人員更好地了解航線上潮汐高度的變化，滿足固定航線情況下的需求。前述的兩種方案，都需要設定一個刷新間隔(如I分鐘)，每隔一個刷新間隔重復一次整個步驟，使顯示的曲線圖可以隨著航線改變或者船只方向改變而不斷變化，并對已顯示的數據進行修正。一種船舶潮汐顯示系統，包括GPS模塊、航速儀、電子羅盤和中央處理器模塊，所述GPS模塊、航速儀和電子羅盤分別與中央處理器連接，所述中央處理器運行有電子地圖軟件，所述中央處理器還與存儲有潮汐表的存儲器連接。作為優選，所述中央處理器還連接有無線通信單元，所述中央處理器通過無線通信單元與設置在陸上的潮汐查詢服務器連接。作為優選，所述中央處理器還連接有回聲探測儀，所述中央處理器將當前船舶位置信息、時間信息和海水深度通過無線通信單元發送到潮汐查詢服務器，所述船舶位置信息包括海拔信息。本系統適用于前述的兩種查詢顯示方法。GPS模塊用于提供當前位置信息，航速儀用于提供速度信息，電子羅盤用于提供方向信息，中央處理器用于進行控制和計算。本系統中，存儲器中的潮汐表相較常規的潮汐表更為詳細，常規的潮汐表只能提供各港口的潮汐信息，而本方案需要的是整個海面的潮汐信息，使用的潮汐表更為完善，數據量非常龐大，靠人工查詢顯然是不能實現的。由于存儲器的存儲容量有限，從查詢速度來說也不適宜將全球海面潮汐變化數據都存儲到存儲器中，所以可以在存儲器中只存儲本船舶常規航行區域的潮汐數據，而當船舶航行到未存儲數據的區域時，通過無線通信單元從設置在陸地上、信息較為完整的潮汐查詢服務器中查詢需要的數據。由于本方案涉及到的潮汐數據不局限于港口信息，即對于潮汐表(潮汐數據庫)的要求遠高于常規的潮汐表，這僅靠以往的檢測手段難以完成所有的數據收集。通過安裝在船舶上的回聲探測儀可以探知回聲探測儀離海底的高度，再根據儀器與海面的距離(此距離為定值，可以由工作人員手工輸入或者通過傳感器件測得)計算出船舶所處位置的海面高度。通過GPS模塊可以測得GPS模塊所處位置的海拔高度，根據GPS模塊與海面的高度差(高度差同樣為定值，可以由工作人員手工輸入或者通過傳感器件測得)計算出船舶所處位置的海拔高度。通過無線通信單元將海面高度、海拔高度、時間信息、經緯度信息等數據發送到潮汐查詢服務器，潮汐查詢服務器計算出海面高度與超高基準面的差值，即為潮汐高度。通過海拔高度和存儲在潮汐查詢服務器中的數據也可以得出海面的高度數據，從而計算出此時此位置的潮汐高度，兩個潮汐高度用于相互修正，獲得準確的信息。通過船舶不斷將上述信息發送到潮汐查詢服務器，潮汐查詢服務器通過實時潮汐高度，運用潮汐預測算法可以不斷對潮汐數據庫中的數值進行完善和修正，得到更為準確的結果。船舶潮汐顯示系統可以通過無線通信單元下載修正后的潮汐數據，對存儲器中的數據進行更新，保持預測的潮汐曲線圖的準確性。本發明帶來的實質性效果是，可以顯示船舶將要到達位置的潮汐數據，提供動態的曲線圖，為位置不斷變化的船舶提供準確的潮汐信息；可以不斷修正潮汐表，形成完整的潮汐數據庫，而不是僅限于有限的幾個港口。
圖1是本發明的船舶潮汐顯示系統的一種結構示意 圖中:1、GPS模塊，2、航速儀，3、電子羅盤，4、中央處理器模塊，5、存儲器，6、無線通信單元，7、回聲探測儀，8、潮汐查詢服務器。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1:本實施例的一種船舶潮汝顯示系統，如圖1所示，包括GPS模塊1、航速儀2、電子羅盤3、中央處理器模塊4、存儲器5、無線通信單元6、回聲探測器7和潮汐查詢服務器8。GPS模塊1、航速儀2、電子羅盤3、存儲器5、無線通信單元6和回聲探測器7分別與中央處理器模塊4連接構成船舶終端，無線通信單元6通過無線網絡與潮汐查詢服務器8連接。一臺潮汐查詢服務器可以連接多個船舶終端。船舶終端上運行有電子地圖軟件，存儲器5中存儲有潮汐表(潮汐數據庫)。GPS模塊用于提供當前位置信息，航速儀用于提供速度信息，電子羅盤用于提供方向信息，中央處理器用于進行控制和計算。一種船舶潮汐顯示方法，包括以下步驟:
a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl；
b、從航速儀中讀取船舶當前速度；
C、從電子羅盤中讀取船舶當前航向；
d、根據航向、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1,t為時間間隔，t大于等于10分鐘且小于等于3小時；
e、從存儲器的潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在Tft時候的潮汐高度H1，進行記錄；
f、將t替換為nt，n為從2逐次增大的自然數，η小于等于100，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ；
g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。本方案通過預測船舶后續一段時間將要達到的位置，并將預計達到該處的時候該處潮汐的高度查詢出，通過曲線圖的方式表示出來。從曲線圖上可以清楚獲知船舶在未來時間所處海面的潮汐變化。存儲器中只存儲本船舶常規航行區域的潮汐數據，而當船舶航行到未存儲數據的區域時，通過無線通信單元從設置在陸地上、信息較為完整的潮汐查詢服務器中查詢需要的數據。通過安裝在船舶上的回聲探測儀可以探知回聲探測儀離海底的高度，再根據儀器與海面的距離(此距離為定值，可以由工作人員手工輸入或者通過傳感器件測得)計算出船舶所處位置的海面高度。通過GPS模塊可以測得GPS模塊所處位置的海拔高度，根據GPS模塊與海面的高度差(高度差同樣為定值，可以由工作人員手工輸入或者通過傳感器件測得)計算出船舶所處位置的海拔高度。通過無線通信單元將海面高度、海拔高度、時間信息、經緯度信息等數據發送到潮汐查詢服務器，潮汐查詢服務器計算出海面高度與超高基準面的差值，即為潮汐高度。通過海拔高度和存儲在潮汐查詢服務器中的數據也可以得出海面的高度數據，從而計算出此時此位置的潮汐高度，兩個潮汐高度用于相互修正。通過船舶不斷將上述信息發送到潮汐查詢服務器，潮汐查詢服務器通過實時潮汐高度，運用潮汐預測算法可以不斷對潮汐數據庫中的數值進行完善和修正。船舶潮汐顯示系統可以通過無線通信單元下載修正后的潮汐數據，對存儲器中的數據進行更新。實施例2:本實施例的船舶潮汐顯示系統與實施例1相同，船舶潮汐顯示方法有所不同，方法的具體步驟如下:
a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl；
b、從航速儀中讀取船舶當前速度；
C、船舶控制人員通過電子地圖輸入預定航行線路；
d、根據預定航行線路、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1, t為時間間隔；
e、從存儲器的潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在Tft時候的潮汐高度H1，進行記錄；
f、將t替換為nt，η為從2逐次增大的自然數，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ；
g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。t大于等于10分鐘且小于等于3小時；η小于等于100。t和η的大小可以根據需要設定，適當的數值可以在提供足夠信息的情況下節約計算資源，即降低硬件要求，控制成本，減少響應時間。本方案可以使工作人員更好地了解航線上潮汐高度的變化，滿足固定航線情況下的需求。其余提供海面高度數據修正潮汐數據庫的方法與實施例1相同。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了 GPS模塊、航速儀等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種船舶潮汐顯示方法，其特征在于，包括以下步驟: a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl； b、從航速儀中讀取船舶當前速度； C、從電子羅盤中讀取船舶當前航向； d、根據航向、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1,t為時間間隔； e、從潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在Tft時候的潮汐高度H1，進行記錄； f、將t替換為nt，η為從2逐次增大的自然數，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ； g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。
2.根據權利要求1所述的船舶潮汐顯示方法，其特征在于，所述t大于等于10分鐘且小于等于3小時。
3.根據權利要求1或2所述的船舶潮汐顯示方法，其特征在于，所述η小于等于100。
4.一種船舶潮汐顯示方法，其特征在于，包括以下步驟: a、從GPS模塊中讀取船舶當前所處位置的經度J、緯度W和時間Ttl； b、從航速儀中讀取船舶當前速度； C、船舶控制人員通過電子地圖輸入預定航行線路； d、根據預定航行線路、速度、經度和緯度計算船舶在t以后所處位置的經度J1和緯度W1, t為時間間隔； e、從潮汐表中查詢經度為J1緯度為W1的位置在Tft時候的潮汐高度H1，進行記錄； f、將t替換為nt，η為從2逐次增大的自然數，重復步驟d和步驟e若干次，獲得經度為Jn緯度為Wn的位置在Tfnt時候的潮汐高度Hn ； g、以時間為橫軸，潮汐高度為縱軸繪制船舶未來位置潮汐曲線圖。
5.根據權利要求4所述的船舶潮汐顯示方法，其特征在于，所述t大于等于10分鐘且小于等于3小時。
6.根據權利要求4或5所述的船舶潮汐顯示方法，其特征在于，所述η小于等于100。
7.一種船舶潮汐顯示系統，其特征在于，包括GPS模塊、航速儀、電子羅盤和中央處理器模塊，所述GPS模塊、航速儀和電子羅盤分別與中央處理器連接，所述中央處理器運行有電子地圖軟件，所述中央處理器還與存儲有潮汐表的存儲器連接。
8.根據權利要求7所述的船舶潮汐顯示系統，其特征在于，所述中央處理器還連接有無線通信單元，所述中央處理器通過無線通信單元與設置在陸上的潮汐查詢服務器連接。
9.根據權利要求8所述的船舶潮汐顯示系統，其特征在于，所述中央處理器還連接有回聲探測儀，所述中央處理器將當前船舶位置信息、時間信息和海水深度通過無線通信單元發送到潮汐查詢服務器，所述船舶位置信息包括海拔信息。
全文摘要
本發明提供了一種船舶潮汐顯示方法及系統，系統包括GPS模塊、航速儀、電子羅盤和中央處理器模塊，所述GPS模塊、航速儀和電子羅盤分別與中央處理器連接，所述中央處理器運行有電子地圖軟件，所述中央處理器還與存儲有潮汐表的存儲器連接。方法為通過位置、方向、速度、航線等信息確定未來時間船舶所處的位置，并查詢船舶到達該位置時此處潮汐高度，然后將高度通過曲線圖顯示。此方法可以為行船提供動態、準確、與航線保持一致的預測潮汐信息。本系統及方法適用于漁船、軍事艦艇等活動性較強的海上船舶。
文檔編號G06F17/30GK103196513SQ20131003318
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者周海鋒, 王若愚, 白植湖, 范振華, 韓工, 倪旭輝 申請人:中國科學院自動化研究所北侖科學藝術實驗中心