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专利号: 2019105166415
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,其包括:在非冲突会遇局面下,将目标船的感知区域划由外到内划分为多个虚拟动态网格;

当所述虚拟动态网格的区域内至少存在两艘干扰船时,选取所述虚拟动态网格的区域内对所述目标船影响最大的一干扰船作为代表干扰船,所述代表干扰船为一航行实体代表,用以代表所述动态网格区域内的宏观交通状况;

在所述虚拟动态网格中将所述代表干扰船对目标船的作用力通过作用粒度进行描述;

采用模糊逻辑规则结合所述作用粒度进行评分,得到所述目标船受代表干扰船的作用力,包括:在所述虚拟动态网格内,基于目标船船型、干扰船的船型、相对距离、区域船舶覆盖率及区域船舶平均航速的因素,利用模糊逻辑方法分别对非冲突会遇局面下对船舶集群态势进行模糊推理,按照推理规则得到作用粒度表示的作用力;

根据作用力的合并,对所述虚拟动态网格进行合并和约简;

其中选取所述虚拟动态网格的区域内对所述目标船影响最大的一干扰船作为代表干扰船包括:

若所述虚拟动态网格的区域内船舶密度较小,区域能提供较大的空间供目标船航行,则以所述虚拟动态网格的区域内距所述目标船相对距离最小的干扰船作为所述代表干扰船;

若所述虚拟动态网格的区域内船舶密度较大,存在多艘干扰船,且当所述虚拟动态网格的区域具有连通性时,以区域内所有干扰船与目标船构成的多边形的重心作为代表干扰船,其中所述代表干扰船的运动参数与距离所述目标船相对距离最小的干扰船一致;

若所述虚拟动态网格的区域内船舶密度较大,存在多艘干扰船,且当所述虚拟动态网格的区域不具有连通性时,将所述虚拟动态网格的区域中心点虚拟为代表干扰船,其中所述代表干扰船的运动参数与距离所述目标船相对距离最小的干扰船一致。

2.如权利要求1所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述非冲突会遇局面包括:平行会遇和驶离会遇。

3.如权利要求1所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,在非冲突会遇局面下,将目标船的感知区域划由外到内划分为多个虚拟动态网格之前,还包括:获取干扰船和目标船的运动参数,其中所述运动参数至少包括:位置、速度和航向,目标船的初始位置为(x0,y0),速度为v0,航向为α,干扰船的位置(xb,yb),速度为vb,航向为β;

根据所述运动参数计算干扰船和目标船的相对速度、相对速度方向、相对距离、干扰船位于目标船的方位角、干扰船相对于目标船的相对方位、安全会遇距离和最小会遇距离,包括:

计算目标船速度在x、y轴上的分量v0x、v0y;

计算干扰船速度在x、y轴上的分量vbx、vby;

计算干扰船和目标船的相对速度在x、y轴上的分量vb0x、vb0y;

干扰船和目标船的相对速度的计算公式为:干扰船和目标船的相对速度方向的计算公式为:干扰船和目标船的相对距离的计算公式为:干扰船相对于目标船的方位角的计算公式为:干扰船相对于目标船的相对方位的计算公式为:目标船相对干扰船的安全会遇距离的计算公式为:干扰船和目标船的最小会遇距离的计算公式为:

4.如权利要求3所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述在非冲突会遇局面下,将目标船的感知区域划由外到内划分为多个虚拟动态网格包括:以所述目标船的中心位置为圆心,分别以6海里、3海里和1海里的临界相对距离为半径形成圆形区域,其中所述半径为6海里的圆形区域为所述目标船的感知区域;

将所述目标船的感知区域分为左前侧、正前侧、右前侧、正右侧、右后侧、正后侧、左后侧、正左侧八个分区域,且每个分区域按照所述临界相对距离被分成三个动态网格区域;

按照所述临界相对距离所述目标船的感知区域由外到内分别代表弱影响区域、强影响区域和碰撞区域,对于所述弱影响区域和所述强影响区域结合所述八个分区域被划分为16个虚拟动态网格。

5.如权利要求4所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,还包括:

将所述目标船所处的船舶集群态势分为四层,分别为:无会遇船层、成角度交叉会遇层、平行非冲突会遇层、驶离非冲突会遇层。

6.如权利要求1所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述在所述虚拟动态网格中将所述代表干扰船对目标船的作用力通过作用粒度进行描述包括:所述代表干扰船对目标船的作用力包括:强斥力、中斥力、弱斥力、零、弱引力、中引力或强引力,相应的作用粒度分别为[‑1,‑0.7)、[‑0.7,‑0.3)、[‑0.3,‑0)、0、(0,0.3]、(0.3,

0.7]、(0.7,1]。

7.如权利要求4所述的非冲突会遇局面下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述根据作用力的合并,对所述虚拟动态网格进行合并和约简包括:在所述八个分区域其中的一个分区域中将强影响区域和弱影响区域对目标船的作用力进行合并,得到所述分区域中目标船的作用力;

将所述目标船在正左侧和左前侧两个分区域中对目标船的作用力进行合并,得到所述目标船左侧区域的合作用力;

将所述目标船在正右侧和右前侧两个分区域中对目标船的作用力进行合并,得到所述目标船右侧区域的合作用力。