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专利号: 2025120286508
申请人: 三明学院
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 信号装置
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述方法包括:S1、获取养殖区域内船舶的实时位置坐标集及航行方向向量集;

S2、结合所述养殖区域的波浪方向梯度与水草分布密度梯度生成动态环境阻力影响系数;

S3、根据所述动态环境阻力影响系数修正所述船舶的预期航行位移偏差,以得到所述船舶的目标航行路径;

S4、将所述目标航行路径与相邻所述船舶的航行行为特征参数进行时空冲突概率匹配,以得到所述船舶的碰撞风险等级;

S5、当所述碰撞风险等级超过预设阈值时,触发所述船舶对应的航向自适应调整指令并反馈至所述船舶的控制单元;

S6、根据所述控制单元的响应延迟时间动态更新所述目标航行路径。

2.如权利要求1所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述实时位置坐标集的获取步骤,包括:对所述船舶对应原始卫星定位信号进行时空坐标序列解析,以得到所述船舶的实时位置坐标集。

3.如权利要求1所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述航行方向向量集的获取步骤,包括:基于所述实时位置坐标集和所述船舶的姿态传感器数据对所述船舶进行航行方向校准,以得到所述船舶的航行方向向量;

对所述航行方向向量进行动态空间整合,以得到所述船舶的航行方向向量集。

4.如权利要求1所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述动态环境阻力影响系数的计算公式为:其中:为动态环境阻力影响系数,为相位相干强度,为临界纠缠系数,为波浪方向梯度矢量,为水草分布密度梯度模量,为波矢-航向失配角。

5.如权利要求3所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述根据所述动态环境阻力影响系数修正所述船舶的预期航行位移偏差,以得到所述船舶的目标航行路径,包括:基于所述船舶的航行方向向量集及所述船舶的实时位置坐标集生成所述船舶的理想位移基线;

基于所述动态环境阻力影响系数对所述理想位移基线进行位移分量矢量调整,以得到所述船舶的修正位移分量集;

基于所述修正位移分量集对所述实时位置坐标集进行航行轨迹重构,以得到所述船舶的目标航行路径。

6.如权利要求1所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述将所述目标航行路径与相邻所述船舶的航行行为特征参数进行时空冲突概率匹配,以得到所述船舶的碰撞风险等级,包括:对所述目标航行路径和相邻所述船舶的航行行为特征参数进行时空位置重合度检测,以生成潜在冲突位置点集;

对所述潜在冲突位置点集和所述航行方向向量集进行相对运动向量分析,以生成冲突发生概率值序列;

对所述冲突发生概率值序列进行风险级别量化,以得到所述船舶的碰撞风险等级。

7.如权利要求5所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述当所述碰撞风险等级超过预设阈值时,触发所述船舶对应的航向自适应调整指令并反馈至所述船舶的控制单元,包括:对所述碰撞风险等级和所述预设阈值进行风险状态评估,以生成风险超限指示信号;

将所述风险超限指示信号转化为所述船舶的航向调整指令;

将所述航向调整指令转换为控制信号形式反馈至所述船舶的控制单元。

8.如权利要求1所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述根据所述控制单元的响应延迟时间动态更新所述目标航行路径,包括:结合所述控制单元的响应延迟时间与所述目标航行路径的时间戳序列生成所述船舶的航路更新周期区间集;

在所述航路更新周期区间内结合所述动态环境阻力影响系数生成所述船舶的位移修正分量;

通过所述位移修正分量集重构所述目标航行路径。

9.如权利要求8所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述在所述航路更新周期区间内结合所述动态环境阻力影响系数生成所述船舶的位移修正分量,包括:在所述航路更新周期区间内提取所述目标航行路径的时间片段路径点;

根据所述动态环境阻力影响系数分解所述时间片段路径点的阻力分量影响向量;

结合所述响应延迟时间和所述阻力分量影响向量计算所述时间片段路径点的位移滞后补偿量;

将所述位移滞后补偿量融合至所述实时位置坐标集,以得到所述船舶的位移修正分量。

10.一种养殖水域的船舶防碰撞预警系统,用于实现权利要求1-9任一项所述的一种养殖水域的船舶防碰撞预警方法,其特征在于,所述系统包括:船舶状态感知模块、用于获取养殖区域内船舶的实时位置坐标集及航行方向向量集;

动态环境建模模块、用于结合所述养殖区域的波浪方向梯度与水草分布密度梯度生成动态环境阻力影响系数;

航迹规划修正模块、用于根据所述动态环境阻力影响系数修正所述船舶的预期航行位移偏差,以得到所述船舶的目标航行路径;

碰撞风险评估模块、用于将所述目标航行路径与相邻所述船舶的航行行为特征参数进行时空冲突概率匹配,以得到所述船舶的碰撞风险等级;

预警决策与指令生成模块、用于当所述碰撞风险等级超过预设阈值时,触发所述船舶对应的航向自适应调整指令并反馈至所述船舶的控制单元;

路径动态更新与补偿模块、用于根据所述控制单元的响应延迟时间动态更新所述目标航行路径。