基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法技术方案

本申请属于智能船舶技术领域，具体涉及一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法。该系统包括：第一信息获取模块，用于获取所有区域船舶和障碍物的航迹信息和位置信息；第一数据融合模块，用于对所述信息获取模块获取的数据进行融合处理，得到区域船舶航迹集合；第二信息获取模块，用于获取各区域船舶的船舶性能参数；第二数据融合模块，用于通过数据融合得到融合航迹集合；协同避碰模块，用于通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息；信息交互模块，用于借助VHF信息通讯方式实现数据交互。本申请系统可更为快速的生成区域船舶避碰指令，为船舶实行避碰决策预留出充分的时间，增强了协同避碰的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法
本申请属于智能船舶
，具体涉及一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法。
技术介绍
目前国内港口、内河航道的船舶吨位、数量大幅度增加，进港船舶数量越来越多，水上交通安全问题日益凸显。如何判断相邻船舶是否会发生碰撞并指导有碰撞危险船舶实行避碰操作，协助智能船舶安全航行并维持海航交通秩序，已受到越来越多人的关注。现行的避碰策略多采取岸端融合-中心协控的思路指挥航区内智能船舶协同避碰，这样处理无疑能最大程度的发挥岸基中心的指挥协同作用，加强区域交通的秩序性及稳定性，但从船舶会遇到收到避碰策略用时较长，决策时效性较低，从而降低了智能船舶的安全性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本申请提出了一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法，以解决现有的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统从船舶会遇到收到避碰策略的用时较长，决策时效性较低，从而降低了智能船舶的安全性的问题。(二)技术方案为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，该系统包括：第一信息获取模块，用于获取通过岸基感知设备和船用感知设备采集的目标航区内所有区域船舶和障碍物的航迹信息和位置信息；第一数据融合模块，用于通过预设的第一数据融合算法对所述信息获取模块获取的数据进行融合处理，得到包含目标航区内所有区域船舶航迹信息的区域船舶航迹集合；第二信息获取模块，用于获取各区域船舶的船舶性能参数，将所述船舶性能参数作为第一决策辅助数据；第二数据融合模块，用于基于第一数据融合模块生成的区域船舶航迹集合，通过预设的第二数据融合算法进行数据融合，得到融合航迹集合；协同避碰模块，用于基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第一决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息；信息交互模块，用于借助VHF信息通讯方式，实现目标航区内所有区域船舶间的数据交互；其中，所述第一信息获取模块、所述第一数据融合模块和所述信息交互模块设置于目标航区内的所有区域船舶；所述第二信息获取模块、所述第二数据融合模块、所述协同避碰模块设置于目标船舶；所述目标船舶为目标航区内所有区域船舶中优先级最高的区域船舶。可选地，所述岸基感知设备包括设置于岸基的雷达系统。可选地，所述船用感知设备包括设置于船端的AIS系统和导航雷达。可选地，所述第一决策辅助数据包括船舶回转性指数、船舶跟从性指数、船舶油程比。可选地，所述船舶回转性指数为船舶设计手册中无因次量K′，其计算方法为：其中，K称为回转性指数，是单位舵角引起的定长回转角速度；V0为回转初速，L为水线长。可选地，所述船舶跟从性指数为船舶设计手册中无因次量T′，其计算方法为：其中，T为应舵指数，是单位舵角引起的定长回转角速度；V0为回转初速，L为水线长。可选地，所述船舶油程比的计算方法为：其中，c表示船舶油程比，m油t表示当前燃油质量，m油0表示出港燃油质量，St表示剩余里程，S0表示初始里程。可选地，基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第一决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息，包括：通过预设的权重因子对所述第一决策辅助数据中各数据进行量化提取，得到各区域船舶的第二决策辅助数据；基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第二决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰航迹集合，将所述协同避碰航迹集合作为协同避碰决策信息输出。可选地，所述目标航区是应用基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统来协同调配智能船舶航行规划的任一航区。第二方面，本申请实施例提供一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰方法，该方法包括：各区域船舶获取通过岸基感知设备和船用感知设备采集的目标航区内所有区域船舶和障碍物的航迹信息和位置信息；各区域船舶通过预设的第一数据融合算法对获取的数据进行融合处理，得到包含目标航区内所有区域船舶航迹信息的区域船舶航迹集合；目标船舶获取各区域船舶的船舶性能参数，将所述船舶性能参数作为第一决策辅助数据；目标船舶基于各区域船舶的区域船舶航迹集合，通过预设的第二数据融合算法进行数据融合，得到融合航迹集合；目标船舶基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第一决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息；其中，各区域船舶借助VHF信息通讯方式，实现目标航区内所有区域船舶间的数据交互；所述目标船舶为目标航区内所有区域船舶中优先级最高的区域船舶。(三)有益效果本申请的有益效果是：本申请提出了一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统和方法，各区域船舶通过预设的第一数据融合算法对获取的数据进行融合处理，得到包含目标航区内所有区域船舶航迹信息的区域船舶航迹集合；目标船舶基于各区域船舶的区域船舶航迹集合，通过预设的第二数据融合算法进行数据融合，得到融合航迹集合；目标船舶基于融合航迹集合和各区域船舶的性能参数，生成协同避碰决策信息。基于船端航迹融合的协同避碰策略，相较于岸端融合-中心协控避碰策略，无疑在处理时间上有着显著的优势，可以更为快速的下达给区域船舶避碰指令，为船舶实行避碰决策预留出充分的时间，增强了协同避碰的安全性。附图说明本申请借助于以下附图进行描述：图1为本申请一个实施例中的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统架构示意图；图2为本申请一个实施例中的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰方法流程示意图；图3为本申请另一个实施例中的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰方法流程示意图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。本申请一个实施例的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，设置于目标船舶和目标航区内所有区域船舶上。目标船舶可根据优先级判断来确定。具体来说，一个航区内的所有智能船舶作为该航区的区域船舶，对所有区域船舶进行优先级判断，将优先级最高的区域船舶作为目标船舶。通过执行本申请中的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰方法，可生成协同避碰决策信息，并发送至航区内各区域船舶。包括目标船舶在内的各区域船舶将根据协同避碰决策信息对自身航向和航速进行控制。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1示出了本申请一个实施例中的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统架构示意图。如图所示，基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统100，该系统包括：第一信息获取模块101，用于获取通过岸基感知设备和船用感知设备采集的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，该系统包括：/n第一信息获取模块，用于获取通过岸基感知设备和船用感知设备采集的目标航区内所有区域船舶和障碍物的航迹信息和位置信息；/n第一数据融合模块，用于通过预设的第一数据融合算法对所述信息获取模块获取的数据进行融合处理，得到包含目标航区内所有区域船舶航迹信息的区域船舶航迹集合；/n第二信息获取模块，用于获取各区域船舶的船舶性能参数，将所述船舶性能参数作为第一决策辅助数据；/n第二数据融合模块，用于基于第一数据融合模块生成的区域船舶航迹集合，通过预设的第二数据融合算法进行数据融合，得到融合航迹集合；/n协同避碰模块，用于基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第一决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息；/n信息交互模块，用于借助VHF信息通讯方式，实现目标航区内所有区域船舶间的数据交互；/n其中，所述第一信息获取模块、所述第一数据融合模块和所述信息交互模块设置于目标航区内的所有区域船舶；所述第二信息获取模块、所述第二数据融合模块、所述协同避碰模块设置于目标船舶；所述目标船舶为目标航区内所有区域船舶中优先级最高的区域船舶。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，该系统包括：
第一信息获取模块，用于获取通过岸基感知设备和船用感知设备采集的目标航区内所有区域船舶和障碍物的航迹信息和位置信息；
第一数据融合模块，用于通过预设的第一数据融合算法对所述信息获取模块获取的数据进行融合处理，得到包含目标航区内所有区域船舶航迹信息的区域船舶航迹集合；
第二信息获取模块，用于获取各区域船舶的船舶性能参数，将所述船舶性能参数作为第一决策辅助数据；
第二数据融合模块，用于基于第一数据融合模块生成的区域船舶航迹集合，通过预设的第二数据融合算法进行数据融合，得到融合航迹集合；
协同避碰模块，用于基于所述融合航迹集合和各区域船舶的第一决策辅助数据，通过预设的协同避碰策略生成协同避碰决策信息；
信息交互模块，用于借助VHF信息通讯方式，实现目标航区内所有区域船舶间的数据交互；
其中，所述第一信息获取模块、所述第一数据融合模块和所述信息交互模块设置于目标航区内的所有区域船舶；所述第二信息获取模块、所述第二数据融合模块、所述协同避碰模块设置于目标船舶；所述目标船舶为目标航区内所有区域船舶中优先级最高的区域船舶。


2.根据权利要求1所述的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，所述岸基感知设备包括设置于岸基的雷达系统。


3.根据权利要求1所述的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，所述船用感知设备包括设置于船端的AIS系统和导航雷达。


4.根据权利要求1所述的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，所述第一决策辅助数据包括船舶回转性指数、船舶跟从性指数、船舶油程比。


5.根据权利要求4所述的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征在于，所述船舶回转性指数为船舶设计手册中无因次量K′，其计算方法为：



其中，K称为回转性指数，是单位舵角引起的定长回转角速度；V0为回转初速，L为水线长。


6.根据权利要求4所述的基于船端融合数据的智能船舶协同避碰系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，朱慎超，孙鑫，王曼曼，万倩男，
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