一种移动物标动态避碰的方法技术

本发明专利技术公开了一种移动物标动态环境避碰的方法，包括以可视化处理实现的以下步骤：获取各移动物标运动参数；计算获得两物标构成的碰撞圆或垂直平分线；计算两物标航向线与碰撞圆或垂直平分线的交点PPC；以两物标形成的PPC为基点构建一种或多种几何模型；通过一物标航向线与另一物标几何模型间的拓扑交集关系识别物标间的碰撞风险并进行告警；可以直观的观察和预警碰撞风险，可迅速直观地评估各物标的行动对局面的影响以及迅速得出避碰方案；有利于在多物标环境中直观地判断任意行动对全局的影响，进而控制多物标局面时本物标对其它各物标的会遇态势。

【技术实现步骤摘要】
一种移动物标动态避碰的方法
本专利技术涉及移动物标避碰领域，尤其涉及一种移动物标动态环境避碰的方法。
技术介绍
目前船舶碰撞风险的识别方式主要是通过DCPA和TCPA的大小进行识别，当DCPA和TCPA小于设定值时，则认为存在碰撞风险。由于DCPA并不具有方向性，这种识别碰撞风险的方法不能区别于不同会遇局面的危险性，尤其在多船复杂环境中，不能直观地区分局面，在对其它船舶进行避碰决策时不能直观地判断一个避碰行动对各船局面变化产生的影响。为了直观地展现碰撞危险和管控措施，SPERRY公司的ARPA最早提出了碰撞危险区(PredictedAreaofDanger,PAD)的概念，当目标船保速保向且本船保速航行时，只要本船船艏线避开PAD区域就可以与目标船在设定的安全距离通过。PAD的形状主要有椭圆和六边形，位于目标船航向线上。但PAD型ARPA只能在目标船保速保向时给出避碰建议，当目标船转向或由于气象原因不能稳定航向时不能及时输出PAD区域。在多船环境中，各船的PAD区域叠加后也显得杂乱无章。目前的文献中各种识别碰撞风险和管控碰撞风险的方法通常是以数字方式直接输出避碰方案，不能直观地观察到各种避碰方案对局面的影响。在单船环境时，由于局面容易分析这种输出方式对辅助驾驶员避碰并无不妥，但在多船复杂环境中由于不能展现输出的各种避碰方案对局面的影响，驾驶员很难对局面进行整体评估，难以实现对全局的控制和决策。
技术实现思路
鉴于目前存在的上述不足，本专利技术提供一种移动物标动态避碰的方法，可以直观的观察和预警碰撞风险，可迅速直观地评估行动对局面的影响以及迅速得出避碰方案。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种移动物标动态环境避碰的方法，所述方法包括以下步骤：获取各移动物标运动参数；计算获得两物标构成的碰撞圆或垂直平分线；计算两物标航向线与碰撞圆或垂直平分线的交点PPC；以两物标形成的PPC为基点构建一种或多种几何模型；通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警；以上步骤均进行可视化处理。依照本专利技术的一个方面，所述运动参数包括位置、速度和航向。依照本专利技术的一个方面，所述通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警包括：慢速物标航向线与碰撞圆的交点有且只有一个交点，将慢速物标PPC设为基点，安全会遇距离为半径，设置圆形或其它几何模型；根据PPC为同一时间抵达同一位置的原理，判断慢速物标抵达PPC点时，快速物标的航向线或位置在圆形区域外，表示两物标可在安全距离通过；快速物标的航向线或位置在圆形区域内，表示两物标不能在安全距离通过，发出声音报警、目标物标图像显示红色闪烁报警。该几何模型可以是不同参数的圆形、椭圆型、六边形等领域或动界模型。可同时使用多种模型，区分不同危险度。可以使用两种或多种模型进行预警，圆形或其它领域模型。由于碰撞圆随时间的推移会持续不断变化，只有使用尺度较小的模型才不会因为局面变化而持续报警或开始不报警而后又报警。可以使用如下模型：使用圆形模型，且只在慢船PPC为基点设置，可以起到最小距离的报警作用；使用最小领域模型，且只在慢船PPC为基点设置，可以起到最小距离报警作用。可以同时使用其它领域模型，不同模型表示不同的风险评估结果，对局面控制更加精细。依照本专利技术的一个方面，所述通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警包括：以慢速物标B与碰撞圆的交点形成的PPCB点为圆心以安全会遇距离为半径形成圆形，并进行可视化处理，即圆PPCB；以快速物标A为端点，形成航向线射线，即射线A；A物标的位置始终在射线A的某一点上，当射线A与圆PPCB无交集时，说明当物标B抵达可能发生碰撞的位置点PPCB时，A物标必定在B物标的安全距离外的区域，两物标可在安全距离通过；同理，在A物标所形成的PPCA点为基点构建几何模型，可通过判断其与B物标的航向线射线的拓扑交集关系的方法，判断两物标是否能在安全距离通过。依照本专利技术的一个方面，所述通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警包括：以慢速物标与碰撞圆的交点形成的PPCB点为圆心以安全会遇距离为半径形成圆形，并进行可视化处理；以快速物标位置点A点为起点，沿快速物标航向线上距离D的位置截取一点A'，并对该点进行可视化处理；点A'表示慢速物标抵达PPC点时，快速物标的位置点；当A'点位于慢速物标PPCB为圆心形成的圆内部时，表明两物标不能安全通过，触发报警；当两物标等速时，所有碰撞点的集合为两物标连线的垂直平分线；以各物标航向线与该垂直平分线的交点为PPC，以安全会遇距离为半径作圆；判断是否能安全通过的步骤同上述步骤。依照本专利技术的一个方面，所述方法包括步骤：判断可能存在不协调避让的航向区间。依照本专利技术的一个方面，所述判断可能存在不协调避让的航向区间包括：物标安全航向区间与碰撞圆构成的区域属于安全区域，但如果两物标安全航向区间存在交集，则表明该交集部分所对应的航向区间存在不协调避让的可能性，可标示该区域。在碰撞圆上设置危险航向区间，并设置不协调区间预警。依照本专利技术的一个方面，所述方法还包括以下步骤：进行移动物标的避碰方案决策。依照本专利技术的一个方面，所述进行移动物标的避碰方案决策包括：在两物标PPC点为基点形成领域几何模型，用图形拓扑处理判断一物标航向线与另一物标几何模型间关系；当两物标航向线与另一物标几何模型间相切或不存在交集时，说明两物标PPC分布合理，该航向判断为安全航向；不存在碰撞危险的航向区间构成安全航向区间，存在碰撞危险的航向区间构成危险航向区间。依照本专利技术的一个方面，所述进行移动物标的避碰方案决策包括以下步骤：将电子方位线EBL与碰撞圆的交点作为PPC点，并形成相应的领域模型；将各辅助线作可视化处理；通过调整EBL方向，并观察相关辅助线之间的交集关系，快速判断局面和决策避让方案；通过航向搜索算法并判断一物标航线与另一物标领域交集的方法，得出安全航向区间。依照本专利技术的一个方面，所述进行移动物标的避碰方案决策包括以下步骤：将电子方位线与碰撞圆的交点作为PPC点，并形成相应的领域模型；将各辅助线作可视化处理；通过调整EBL方向，并观察相关辅助线之间的交集关系，可以快速判断局面和决策避让方案；通过航向搜索算法可以并判断一物标航线与另一物标领域交集的方法，可以得出安全航向区间。一旦产生报警，既要满足安全余量更大，又要满足容易观察，就需要决策大幅度行动，可以用尺度较大的各种不同的领域或动界模型，使两船具有明显安全态势。使用时，不仅应满足本船航向线不穿过目标船椭圆模型，同时还应满足目标船航向线不穿过本船椭圆模型。通过可视化处理，可以迅速通过视觉观察判断得出碰撞风险。尤其在多物标复杂动态环境中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动物标动态避碰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n获取各移动物标运动参数；/n计算获得两物标构成的碰撞圆或垂直平分线；/n计算两物标航向线与碰撞圆或垂直平分线的交点PPC；/n以两物标形成的PPC为基点构建一种或多种几何模型；/n通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动物标动态避碰的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取各移动物标运动参数；
计算获得两物标构成的碰撞圆或垂直平分线；
计算两物标航向线与碰撞圆或垂直平分线的交点PPC；
以两物标形成的PPC为基点构建一种或多种几何模型；
通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警。


2.根据权利要求1所述的移动物标动态避碰的方法，其特征在于，所述运动参数包括位置、速度和航向。


3.根据权利要求1所述的移动物标动态避碰的方法，其特征在于，所述通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警包括：慢速物标航向线与碰撞圆的交点有且只有一个交点，将慢速物标PPC设为圆心，安全会遇距离为半径，设置圆形或其它几何模型；根据PPC为同一时间抵达同一位置的原理，判断慢速物标抵达PPC点时，快速物标的位置，快速物标的位置在圆形区域外，表示两物标可在安全距离通过；快速物标的位置在圆形区域内，表示两物标不能在安全距离通过，发出声音报警、目标物标图像显示红色闪烁报警。


4.根据权利要求3所述的移动物标动态避碰的方法，其特征在于，所述通过一物标航向线与另一物标几何模型间关系识别物标间的碰撞风险并进行告警包括：
以慢速物标B与碰撞圆的交点形成的PPCB点为圆心以安全会遇距离为半径形成圆形，并进行可视化处理，即圆PPCB；
以快速物标A为端点，形成航向线射线，即射线A；
A物标的位置始终在射线A的某一点上，当射线A与圆PPCB无交集时，说明当物标B抵达可能发生碰撞的位置点PPCB时，A物标必定在B物标的安全距离外的区域，两物标可在安全...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖秉军，张计峰，胡勤友，杨春，陈亮，
申请(专利权)人：上海雷罗智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31