受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，包括：根据船舶的安全会遇距离对目标船的兴趣感知区域进行划分，得到多个兴趣感知子区域；建立模糊综合评判法的目标因素集，在多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度；在多个兴趣感知子区域中分别计算得到岸壁对目标船的第二危险度隶属度；根据碰撞危险贡献对干扰船和岸壁分配相应的权重；根据所述目标因素集中的干扰船因素的危险度隶属度和岸壁因素的危险度隶属度结合相应的权重进行综合计算，得到相对碰撞危险度。本发明专利技术利用模糊综合评判，考虑兴趣感知子区域中干扰船、岸壁对目标船的影响产生的危险度隶属度进行计算，实现相对碰撞危险度的建模。

Modeling method of relative collision risk based on ship cluster situation in confined water area

【技术实现步骤摘要】
受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法
本专利技术涉及船舶
，尤其涉及一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法。
技术介绍
智能无人船的路径规划是智能无人船舶自主航行系统的核心内容，船舶碰撞危险度的研究能够更好的为船舶路径规划提供参考依据。碰撞危险度是对船舶间存在碰撞危险的评价，是对船舶之间发生碰撞可能性大小的度量，例如，可以运用模糊综合评判的方法对碰撞危险度进行研究。碰撞危险度的确定影响因素较多，目前研究较多为两船间的碰撞危险度，主要采用最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)、干扰船与目标船的距离、干扰船与目标船的速度比等因素求解。基于上述，现有对于船舶碰撞危险度的研究多是两船间的碰撞危险度求解，不能很好的适用于受限水域船舶集群态势的危险度评判。上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，解决缺乏对目标船感知区域整体危险度进行的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，其包括：/n根据船舶的安全会遇距离对目标船的兴趣感知区域进行划分，得到多个兴趣感知子区域；/n基于受限水域船舶航行环境的影响，建立模糊综合评判法的目标因素集，所述目标因素集中包括干扰船因素和岸壁因素；/n在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度CR

【技术特征摘要】
1.一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，其包括：
根据船舶的安全会遇距离对目标船的兴趣感知区域进行划分，得到多个兴趣感知子区域；
基于受限水域船舶航行环境的影响，建立模糊综合评判法的目标因素集，所述目标因素集中包括干扰船因素和岸壁因素；
在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度CRs；
在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到岸壁对目标船的第二危险度隶属度CRq；
根据碰撞危险贡献对干扰船因素和岸壁因素分配相应的权重为as和aq；
根据所述目标因素集中的干扰船因素的危险度隶属度CRs和岸壁因素的危险度隶属度CRq结合相应的权重as和aq进行综合计算，得到相对碰撞危险度。


2.如权利要求1所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度CRs包括：
根据干扰船对目标船的作用力与相对方位造成的碰撞危险性程度确定相应的作用力权重df和方位权重dθ；
在所述兴趣感知子区域中根据干扰船与目标船的作用力和方位进行计算，得到作用粒度危险度隶属度CRf和方位危险度隶属度CRθ；
根据方位危险度隶属度CRθ、方位权重dθ、作用粒度危险度隶属度CRf和作用力权重df进行计算，得到所述第一危险度隶属度CRs。


3.如权利要求2所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述在所述兴趣感知子区域中根据干扰船与目标船的作用力和方位进行计算，得到作用粒度危险度隶属度CRf和方位危险度隶属度CRθ，包括：
根据目标船及干扰船的航行动态和周围环境信息，计算在所述兴趣感知子区域中干扰船对目标船的作用粒度集合f；
根据干扰船对目标船的作用粒度计算干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf；
根据干扰船对目标船的相对方位计算干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ；
为所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数和所述干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数分配相应的危险度隶属度权重集合为Wf和Wθ；
根据所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf结合相应的危险度隶属度权重集合Wf计算得到作用粒度危险度隶属度CRf；
根据所述干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ结合相应的危险度隶属度权重集合Wθ计算得到方位危险度隶属度CRθ。


4.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述根据干扰船对目标船的作用粒度计算干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数Uf包括：
在所述兴趣感知子区域内计算干扰船对目标船的作用粒度危险度隶属度函数的计算公式为：



其中m、c为常数；
干扰船对目标船的作用粒度范围为[-1,0)时，表示兴趣感知子区域的作用力为斥力，根据危险度隶属度函数计算公式进行计算；
干扰船对目标船的作用粒度范围为(0,1]时，表示兴趣感知子区域的作用力为引力，危险度隶属度为1；
根据多个所述兴趣子区域内的作用粒度危险度隶属度得到干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf。


5.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述根据干扰船对目标船的相对方位计算干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ包括：
根据船舶的会遇类型及经验数据结合不同方位将所述兴趣感知区域划分为三级危险区域，其中方位角θ在350°～112.5°为边界的扇形区域为一级危险区域，方位角θ在247.5°～350°为边界的扇形区域为二级危险区域，方位角θ在112.5°～247.5°为边界的扇形区域为三级危险区域；
对方位危险度隶属度函数进行简化和拟合，得到：






其中vl表示目标船航速，vg表示干扰船航速，θi表示第i艘干扰船的相对方位；
根据多个所述兴趣子区域内的方位危险度隶属度计算得到干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ。


6.如权利要求3所述的受限水域基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，孙懿飞，夏媛媛，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37