一种船舶避碰环境建模方法技术

本发明专利技术提供一种船舶避碰环境建模方法，包括：S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。本发明专利技术通过建立地图数值矩阵，获取障碍船信息将静态和动态障碍物的信息进行叠加，能够让自主航行系统生成既符合国际避碰规则又可避开静态障碍物的船舶避碰策略，不同于传统的避碰环境建模过程，符合航海实际情况，避碰决策不需要考虑因障碍物种类的不同而设置额外的避碰决策分类，减少操作量，提高决策效率。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶避碰环境建模方法
本专利技术涉及无人船舶航行
，尤其涉及一种船舶避碰环境建模方法。
技术介绍
随着海上运输日益繁忙，海上运输船舶数量不断增加，船舶大型化、高速化趋势越专利技术显，船舶会遇的几率大大增加，这也导致大量海上意外事故的发生，其中占主要部分的是船舶碰撞事故。船舶领域客观存在，是海上交通工程学的重要研究内容之一。船舶领域理论由最初的“绝大多数后续船舶驾驶人员避免进入前一艘船舶周围的领域”发展为后来的“一艘船舶周围的水域，该船驾驶员将他船和静止目标保持在该水域之外，是任何一艘船舶保持航行安全所需要的水域”，并在此基础上建立了开阔水域中各种会遇形势并存的船舶领域模型。船舶领域是船舶行为的重要内容，船舶行为又是船舶交通研究的基础。目前船舶领域已广泛应用于船舶避碰、航道设计、通航能力、危险度评估、港口锚地的规划及海上交通水域中离岸设施的建立等项目研究中。船舶领域的研究提供船舶在航行、操纵方面的宏观规律，为制定有关法规、研制助航仪器设备、规划船舶交通等提供了理论依据，也是保证海上交通安全和提高海上交通效率的需要。在研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶避碰环境建模方法，其特征在于，其包括：/nS10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；/nS20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；/nS30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；/nS40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶避碰环境建模方法，其特征在于，其包括：
S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；
S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；
S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；
S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。


2.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述第一地图数值矩阵中的元素为第一数值或第二数值，第一数值表示可航行区域的数值，第二数值表示不可航区域的数值，第一数值小于第二数值。


3.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S10包括：
S11、获取规划路径的起点和终点；
S12、按照起点和终点在电子海图中的静态障碍物获取路径规划范围内的海图数据；
S13、根据路径规划范围内的海图数据利用第一数值和第二数值按照矩阵形式进行替换，生成相应的第一地图数值矩阵。


4.如权利要求2所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S20包括：
对于第一地图数据矩阵中不可航行区域的边界利用第三数值和第四数值由内向外依次进行扩展；
其中扩展用的第三数值和第四数值为不同于第一数值和第二数值的两个不等的数值，且第三数值和第四数值的大小介于第一数值和第二数值之间。


5.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述障碍船舶信息包括：位置、航速、航向、船长、船宽、转向率。


6.如权利要求2所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S30包括：
S31、根据本船信息和障碍船舶信息计算障碍船的四元动态船舶领域，并按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值，得到第二地图第一子数值矩阵；
S32、根据障碍船与本船的船速比以及障碍船的航向、船长、船宽，计算第一避碰缓冲区域；
S33、结合国际避碰规则对所述第一避碰缓冲区域进行修正，得到第二避碰缓冲区域；
S34、将第二地图第一子数值矩阵中对应第二避碰缓冲区域所在区域的元素由内向外利用渐变数值进行替换，得到第三地图数值矩阵。

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，伯佳更，潘金磊，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37