[0001] 本发明涉及无线电定位技术领域，具体涉及一种基于北斗定位的船舶轨迹监控方法及系统。

[0002] 北斗将导航与通信紧密结合优于其他导航系统，可以在定位的同时发送短报文信息。现有技术中，将北斗导航卫星用于船舶或者海洋浮标的导航定位也是屡见不鲜，而对于船舶轨迹的监控方法，如专利文献1（CN117933100A）其公开的基于北斗定位的船舶轨迹监控方法，其通过获取船舶待航行路线图及船舶行驶信息，根据线路图获取航行范围内的风速与潮汐数据建立船舶模型，设定船舶行驶轨迹与航行时段，获取航行轨迹范围内的航行数据，评估航行风险产生的概率与船舶偏移距离，根据风险概率值与偏移距离设定相应的规划方案与报警系统，但是其在需要进行航向调整时，仅能通过声音向船舶工作人员发送提醒，进行船舶航行方向调整，而且其航行方向的调整也是在出现问题后进行调整的，存在滞后性，其船舶轨迹路线并没有与浮标联合使用进行相应的规划及调整；又如专利文献2（CN110222138A）公开了基于航线的浮标搜索方法和系统，用户可根据航线来对航线周围的浮标进行检索，搜索出来的浮标在检测到气候和海洋灾难，如飓风、台风、龙卷风、冰暴等情况下，发出警报，用户根据警报重新定制航线以确保能够安全地完成航行，虽然该文献基于浮标信息进行了航行航线的调整，但其并没有具体说明如何根据浮标进行航线的修正或者调整；最后，专利文献3（CN118658334A）公开了一种基于物联感知的水上交通执法智能研判系统，包括了与沿着航道水流方向分布的浮标模块，激光雷达感知模块等，通过在顺着水流的方向在航道线上安装浮标模块，当浮标模块偏离航线时，研判系统控制调节摆片朝向偏离航道线的方向摆动直至其回到航道线指定位置，其通过浮标模块进行船舶航线的监测，没有建立起浮标和船舶航线的联系。

[0003] 综上，现有的船舶轨迹的监控，虽然出现了通过对比船舶待航行路线和船舶行驶轨迹来进行相应的船舶轨迹的监控，但是对于后续航行线路偏差并没有一个能够根据具体航线进行调整的结构，即使调整也是将偏离航向推送给船舶工作人员，由工作人员进行相应的调整，没有很好的将浮标与航行路线进行结合调整，浮标仅仅是作为一个监测手段在使用，并没有将其用于船舶行驶的路线导航中，更没有出现通过灵活调整浮标的位置，即能够很好的对船舶行驶路线进行规划，为此，本发明提供了一种结合浮标和船舶导航行驶轨迹的、能够快速进行航行路线选择及模拟的基于北斗定位的船舶轨迹监控方法及系统。

[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0018] 在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

[0019] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

[0020] 下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。实施例1

[0021] 如图1‑16所示，一种基于北斗定位的船舶轨迹监控方法包括以下步骤：S1、获取船舶待航行路线图，选择相应的浮标组件3构成船舶1的航行路线。

[0022] 根据船舶的目的地、预期天气情况、海况及海图等因素制定航行计划，并通过航海软件获取得到航行路线图，在海洋11上预设有若干浮标组件3，若干浮标组件3呈若干排若干列设置于海洋11上（图中未示意出），在所有浮标组件3上均设置有北斗定位系统，根据航行路线图，选择航行路线图上相应航行路径上的浮标组件3作为导航点，另外的浮标组件3则不动作，如可以处于关闭状态，然后沉入海洋11内，由相应的浮标组件3构成船舶1的航行路线一4，如图1所示。

[0023] S2、作为导航点的浮标组件3实时监测海上情况，在需要航路调整时，浮标组件3重新规划船舶航行轨迹。

[0024] 所述浮标组件3包括折叠漂浮组件8、母浮标移动组件二10和子浮标移动组件一9，所述母浮标移动组件二10和子浮标移动组件一9均可移动地设置于所述折叠漂浮组件8上，所述折叠漂浮组件8由海底定位组件12进行固定，在母浮标移动组件二10的上端转动设置有浮标翻转架13，在浮标翻转架13内设置有定位浮标6和采集浮标7，所述定位浮标6内设置有北斗定位系统，用于浮标组件3的定位，所述采集浮标7外周设置有如摄像传感器、气象数据传感器等，摄像传感器用于获取海洋11表面上是否有障碍2等信息，气象数据传感器如可以获取海洋11的风速、温湿度、降雨量或海浪高度等气象数据，在采集浮标7监测到海洋11上在船舶1的航行路线一4附近存在障碍2等原因造成原来的某个浮标组件3所处位置不再适合船舶1航行时，如图2所示，以所述原来的某个浮标组件3所处位置为圆心，以一定距离为半径，使得所述原来的某个浮标组件3旋转一定角度，从而位于新的调整好的导航位置处，由调整后的浮标组件3重新规划船舶1的航行路线二5。

[0025] S3、船舶1按照航行路线一4或航行路线二5行驶。

[0026] 在船舶1上也安装有北斗导航定位系统，船舶1通过北斗导航定位系统按照航行路线一4或航行路线二5行驶。

[0027] 记船舶1的圆心为O，经过船头和圆心的连线与水平线的夹角为α，以圆心O为坐标系，水平线为X轴，竖直线为Y轴，则船舶1按照夹角α进行航行，所述夹角α由航行路线一4或航行路线二5确定，在经过一个浮标组件3后改变一次，当然所述夹角α也可以根据船舶1的具体航行进行手动确定。

[0028] 另外，所述浮标组件3重新规划船舶航行轨迹的时机在所述船舶1行驶到需要调整的某个浮标组件3之前，位于航行路线一4上的所有浮标组件3时刻获取海洋11表面的相应气象数据或者海面状况数据（如是否有障碍物），在判断船舶1经过时会有碰撞风险或者倾覆风险时，对具有上述风险的浮标组件3的位置进行调整，形成新的航行路线二5，使得船舶1能够在远离该风险的航行路线二5上进行航行。

[0029] 另外，所述浮标组件3在未进行位置调整时，所述定位浮标6层叠设置于所述采集浮标7上面，所述折叠漂浮组件8处于折叠状态，在所述浮标组件3进行位置调整时，所述折叠漂浮组件8处于展开状态，所述浮标翻转架13转动，使得所述定位浮标6与所述子浮标移动组件一9接合，所述母浮标移动组件二10在所述展开状态的折叠漂浮组件8上移动，所述定位浮标6和采集浮标7通过连接绳缆41连接，同时，子浮标移动组件一9也在所述展开状态的折叠漂浮组件8上移动，使得定位浮标6位于展开状态的折叠漂浮组件8的中心处，采集浮标7位于展开状态的折叠漂浮组件8的边缘处，如图5所示，所述采集浮标7沿着所述边缘旋转，记采集浮标7和定位浮标6的连线与水平线的夹角为γ，在采集浮标7判断其所处位置适合作为新的导航点时，使得所述连接绳缆41缩回，从而使得子浮标移动组件一9靠近所述母浮标移动组件二10移动，最终使得定位浮标6又位于采集浮标7的上方，此时，将新修正的坐标位置作为新的航行路线二5新的坐标，从而使得航行路线一4变更为航行路线二5。

[0030] 另外，如图2所示，记浮标组件3的坐标位置为（xi，yi）,记浮标组件3的圆心为Oi，所述半径为L，所述一定角度为βi，则浮标组件3的坐标位置由航行路线一4的（xi，yi）更改为航行路线二5的坐标位置（Xi，Y）i ，其中Xi=xi+L*cosβi，Yi=yi+L*sinβi，i为大于1的自然数。实施例2

[0031] 如图3‑16所示，还包括一种基于北斗定位的船舶监控系统，其包括若干浮标组件3，由所述浮标组件3组成航行路线一4或航行路线二5，通过变更浮标组件3的位置，使得所述航行路线一4变更为航行路线二5，所述浮标组件3包括折叠漂浮组件8、母浮标移动组件二10和子浮标移动组件一9，所述母浮标移动组件二10和子浮标移动组件一9均可移动地设置于所述折叠漂浮组件8上，所述折叠漂浮组件8由海底定位组件12进行固定，在母浮标移动组件二10的上端转动设置有浮标翻转架13，在浮标翻转架13内设置有定位浮标6和采集浮标7，所述定位浮标6内设置有北斗定位系统，用于浮标组件3的定位，所述采集浮标7外周设置有如摄像传感器、气象数据传感器等，摄像传感器用于获取海洋11表面上是否有障碍2等信息，气象数据传感器如可以获取海洋11的风速、温湿度、降雨量或海浪高度等气象数据，在采集浮标7监测到海洋11上在船舶1的航行路线一4附近存在障碍2等原因造成原来的某个浮标组件3所处位置不再适合船舶1航行时，以所述原来的某个浮标组件3所处位置为圆心，以一定距离为半径，使得所述原来的某个浮标组件3旋转一定角度，从而位于新的调整好的导航位置处，由调整后的浮标组件3重新规划船舶1的航行路线二5。

[0032] 进一步地，如图4所示，所述折叠漂浮组件8包括中间浮板49、漂浮外环15及若干折叠连杆14，所述若干折叠连杆14两端分别连接所述中间浮板49和漂浮外环15，所述海底定位组件12包括固定设置于所述中间浮板49下端的中间链一42和固定设置于所述漂浮外环15处的若干外周链二43，在折叠漂浮组件8处于展开状态时，所述中间浮板49、漂浮外环15及若干折叠连杆14均能够处于海洋11表面附近处，而在折叠漂浮组件8处于折叠状态时，所述中间浮板49处于海洋11表面附近处，所述漂浮外环15和若干折叠连杆14由外周链二43拉紧处于海洋11内。

[0033] 进一步地，所述中间链一42位于所述中间浮板49的下端，所述外周链二43位于折叠连杆14与漂浮外环15的连接点的下端处。如图4‑5所示，若折叠连杆14为四根，则外周链二43也为四个，分别位于折叠连杆14与漂浮外环15连接的四个点的下端处。

[0034] 优选地，所述漂浮外环15和若干折叠连杆14如可以通过内部设置气囊的方式实现在展开时通过向气囊内吹入气体，使得其能够位于海洋11表面附近处，而在折叠时，通过将气囊内的气体放出，实现其处于海洋11内，还包括充气泵及设置于气囊内的放气阀，充气泵设置于所述中间浮板49的下端，所述放气阀能够放出气囊内的气体；相应的，所述外周链二43的链条也是能够适应所述漂浮外环15和若干折叠连杆14的状态而相应的进行收卷或放出，如可以通过卷扬机构来实现，如可以通过设置防水电机带动卷筒的方式来实现收放，具体的卷扬机构为本领域的公知常识，并不是本申请的重点，故此处就不再赘述。

[0035] 进一步地，在所述子浮标移动组件一9的下方设置有移动轮组一20，在母浮标移动组件二10的下方设置有移动轮组二24，通过所述移动轮组一20实现所述子浮标移动组件一9在折叠漂浮组件8上的移动，通过所述移动轮组二24实现所述母浮标移动组件二10在折叠漂浮组件8上的移动。

[0036] 进一步地，在所述中间浮板49的上段设置有第一导向轨道39，在折叠连杆14上设置有第二导向轨道40，在漂浮外环15上设置有第三导向轨道50，所述第一导向轨道39和第二导向轨道40相连，所述第二导向轨道40和第三导向轨道50相连，所述母浮标移动组件二10通过所述第一导向轨道39和第二导向轨道40能够移动至第三导向轨道50处，所述子浮标移动组件一9能够通过所述第一导向轨道39移动至中间浮板49的中心处，且也能够通过所述第一导向轨道39和第二导向轨道40能够移动至第三导向轨道50处。

[0037] 另外，所述若干折叠连杆14也可以由若干通过铰接轴的浮板结构组成，如其可以为铰接轴位于下方，折叠连杆14由能够向下弯折的若干浮标铰接形成，在折叠漂浮组件8需要展开时，使得位于末端的海底定位组件12放松，则折叠连杆14即能够展开呈一字型，另外，为了能够使得折叠连杆14配合子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二10的移动，可以使得子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二10的下端还设置有能够卡入第一导向轨道39、第二导向轨道40和第三导向轨道50内的限位结构，如可以使得第一导向轨道39、第二导向轨道40和第三导向轨道50为燕尾槽结构，在子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二10的下端设置滑块卡入燕尾槽内，从而也能够通过子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二
10的浮力能够将折叠连杆14及漂浮外环15拉紧，能够更好的保证子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二10的平稳运动。

[0038] 进一步地，如图6‑8所示，所述子浮标移动组件一9包括移动底板一16和位于其上的支撑柱一17，在支撑柱一17的上端设置有能够与所述定位浮标6卡接的球接纳槽一18，所述母浮标移动组件二10包括移动底板二21及设置于其上的第一支撑弧板一22和第二支撑弧板二23，所述第一支撑弧板一22的末端设置有转轴孔一47，所述第二支撑弧板二23的末端设置有转轴孔二48，所述浮标翻转架13包括半球架27及设置于半球架27两端的第一转轴28和第二转轴29，所述第一转轴28插入所述转轴孔一47内，所述第二转轴29插入所述转轴孔二48内。

[0039] 进一步地，在移动底板二21的上端，位于第一支撑弧板一22的末端和第二支撑弧板二23的末端处设置有驱动轮组一25（如图9所示），所述半球架27包括环板33、底板一31和若干支撑弧杆32，所述若干支撑弧杆32的两端分别连接所述环板33和底板一31，在所述环板33、支撑弧杆32和底板一31上开设有一连续的滑槽二30，所述驱动轮组一25能够卡合入所述滑槽二30内，通过驱动轮组一25的转动实现所述浮标翻转架13的旋转。

[0040] 优选地，所述浮标翻转架13的旋转还可以通过设置以下结构来实现：设置驱动所述第一转轴28和/或所述第二转轴29相对于所述第一支撑弧板一22和所述第二支撑弧板二23转动的驱动装置，如可以为设置在所述第一支撑弧板一22和/或所述第二支撑弧板二23上的旋转电机，由旋转电机带动所述第一转轴28和/或所述第二转轴29转动，具体驱动装置为本领域公知常识，此处就不再赘述。

[0041] 进一步地，如图9和16所示，为了方便移动轮组二24能够在第二导向轨道40和第三导向轨道50之间自由切换，使得所述移动轮组二24包括旋转架一34和旋转驱动轮一35，所述旋转驱动轮一35转动设置于所述移动轮组二24的下端，所述旋转架一34包括主动转轴一36和左支架板一37和右支架板二38，所述主动转轴一36转动设置于所述移动底板二21内，所述左支架板一37和右支架板二38固定设置于所述主动转轴一36的下端，所述旋转驱动轮一35转动设置于所述左支架板一37和右支架板二38之间。优选地，所述移动轮组一20的结构与所述移动轮组二24的结构相同，从而也能够使得子浮标移动组件一9也能够在第二导向轨道40和第三导向轨道50之间自由切换，具体结构此处就不再赘述了。

[0042] 另外，所述定位浮标6和采集浮标7之间通过连接绳缆41连接，所述连接绳缆41的一端固定于所述定位浮标6，另一端穿过所述采集浮标7，在采集浮标7内设置有能够收放该连接绳缆41的卷扬机构（图中未示意出），通过所述卷扬机构的收放能够实现所述连接绳缆41的长度控制。

[0043] 另外，在所述球接纳槽一18内设置有磁吸件一（如电磁铁或者永磁体），在定位浮标6上设置磁吸件二，如可以设置铁块等磁吸件，通过所述磁吸方式实现接合，当然也可以通过设置机械卡扣结构来实现接合，另外，为了保证定位浮标6能够自由的进行旋转，而又不会缠绕连接绳缆41，使得支撑柱一17的上端能够相对于所述支撑柱一17的中部旋转，如可以使得球接纳槽一18设置于旋转座上，所述旋转座能够通过旋转轴相对于所述支撑柱一17进行自由旋转，如此，以定位浮标6为圆心，折叠连杆14的长度为半径的，采集浮标7在漂浮外环15上的旋转运动也能够自由实现。

[0044] 优选地，所述移动底板一16的下侧还开设有移动轮槽一44，所述移动轮组一20设置于所述移动轮槽一44内，在所述移动底板二21的下端还开设有移动轮槽二45，所述移动轮组二24设置于所述移动轮槽二45内，在移动底板二21的上端开设有移动轮槽一46，所述驱动轮组一25设置于所述移动轮槽一46内。

[0045] 另外，为了能够使得子浮标移动组件一9相对于母浮标移动组件二10的运动，能够与所述浮标翻转架13的翻转动作相适应，使得移动底板一16的一侧还设置有滑杆一19，在移动底板二21的下侧开设有滑槽一26，所述滑杆一19能够伸入所述滑槽一26内进行滑动，另外，在所述滑杆一19的上端还设置有齿条结构一，所述驱动轮组一25的上端与所述滑槽二30内开设的齿条结构二啮合，所述驱动轮组一25的下端与所述齿条结构一啮合，如此，则在需要定位浮标6和采集浮标7分离时，只需要驱动驱动轮组一25逆时针旋转一定角度，如90°，同时驱动子浮标移动组件一9靠近所述母浮标移动组件二10，则此时定位浮标6位于所述球接纳槽一18内，所述电磁铁得电产生磁性，将定位浮标6吸引定位在支撑柱一17的上端，然后，使得移动轮组一20停止转动，移动轮组二24进行转动，离开所述子浮标移动组件一9，从而使得驱动轮组一25反向转动，带动浮标翻转架13回正，刚好滑杆一19脱离驱动轮组一25的啮合，锁紧驱动轮组一25（如可以通过设置刹车机构实现，刹车结构为本领域的公知常识，此处就不再赘述了），继续驱动移动轮组二24的转动，然后驱动所述移动轮组一20移动至中间浮板49的中心处，另外，使得移动轮组二24一直运动到第二导向轨道40和第三导向轨道50的交界处， 使得移动轮组二24旋转90°，然后使得采集浮标7以所述定位浮标6为圆心，以中间浮板49的圆心到第三导向轨道50中心处的距离R为半径，围绕所述漂浮外环
15进行旋转运动（如图5所示），如图2所示，在采集浮标7运动到合适位置后，使得移动轮组二24停止运动，所述移动轮组一20进行动作，同时使得连接绳缆41缩回，在子浮标移动组件一9到达第二导向轨道40和第三导向轨道50的交界处后，使得移动轮组一20旋转90°，继续使得移动轮组一20运动，在子浮标移动组件一9的滑杆一19又插入滑槽一26内触碰到驱动轮组一25时，使得驱动轮组一25解锁，子浮标移动组件一9继续运动，驱动所述浮标翻转架
13旋转，在采集浮标7的顶部又接触到定位浮标6后，停止驱动移动轮组一20的移动，同时，使得电磁铁失电，然后再驱动所述移动轮组一20反向移动一定距离，直到浮标翻转架13回正，此时，浮标组件3的位置也完成调整，然后除了浮标组件3所在位置的漂浮外环15处于海洋11表面处外，其他地方处的海底定位组件12处于缩回状态，从而使得浮标组件3能够顺利完成位置的调整的同时，也不会因为其他浮于海洋11表面附近处的折叠漂浮组件8影响到船舶1的航行。

[0046] 最后，在船舶1完成一次航行后，所有的浮标组件3都进行初始化，使得子浮标移动组件一9和母浮标移动组件二10都位于所述折叠漂浮组件8的中间浮板49处，所述折叠漂浮组件8又处于折叠状态，另外不动作的、沉入海洋11内的浮标组件3也处于初始状态，等待船舶1的下一次航行路线的规划，形成船舶航行轨迹。