一种受限水域智能航行方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种受限水域智能航行方法及装置，其方法包括：构建受限水域实时航行环境场景模型，并基于相互舷角比对的会遇局面类型辨识模型确定本船与目标船的会遇局面类型；构建本船动态船舶领域模型并提出一种融合时间碰撞危险度和空间碰撞危险度的碰撞危险度量化模型；根据碰撞危险度量化模型计算本船与多个目标船的碰撞危险度值；结合三自由度船舶操纵运动模型、模糊PID控制系统与改进速度障碍法确定可让清所有目标船和障碍物的可行操纵区间；从可行操控区间中确定考虑本船变速变向的最优避碰策略；执行最优避碰策略，并在避碰完成后根据构建的复航模型进行复航。本发明专利技术满足受限水域多静态障碍物和多目标船复杂会遇局面下智能航行需要。遇局面下智能航行需要。遇局面下智能航行需要。

【技术实现步骤摘要】
一种受限水域智能航行方法及装置


[0001]本专利技术涉及船舶智能航行
，具体涉及一种受限水域智能航行方法及装置。

技术介绍

[0002]智能航行作为智能船舶的主要功能模块之一，是解决航行安全问题的有效途径。智能航行系指利用先进感知技术和传感信息融合技术等获取和感知船舶航行所需的状态信息，并通过计算机技术、控制技术进行分析和处理，为船舶的航行提供航速和航路优化的决策建议。在可行时，船舶能够在开阔水域、狭窄水道等不同航行场景和复杂环境条件下实现船舶的自主航行。
[0003]中国专利（申请号：CN202110461193.0）公开了一种商船航行智能避碰方法，该专利技术能够在获取数据基础上对目标进行检测和判断，然后选择转向角度并在一定时间间隔后进入新一次迭代。该专利技术能够实时获取环境信息并规划建议航向，辅助航行决策。中国专利（申请号：CN201911385914.3）公开了一种实现智能航行系统的方法，该专利能够在船舶航行过程中,定期根据船舶的实际位置、艏向以及最新的气象预报数据,根据上述数据信息来实现规避风险，利用导航系统来重新进行航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受限水域智能航行方法，其特征在于，包括：构建受限水域的实时航行环境场景模型，所述实时航行环境场景模型包括多个目标船和多个静态障碍物；根据避碰规则、潜在碰撞危险判断模型以及舷角相互比对方法确定本船与目标船的会遇局面类型；建立所述本船的模糊四元船舶领域模型，根据所述模糊四元船舶领域模型、高斯非对称方程和航海实践构建融合时间碰撞危险度和空间碰撞危险度的碰撞危险度量化模型；根据所述碰撞危险度量化模型计算所述本船与所述多个目标船之间的碰撞危险度值，并根据所述碰撞危险度值确定所述本船与所述多个目标船之间是否存在碰撞危险；当所述本船与所述多个目标船之间存在碰撞危险时，根据所述实时航行环境场景模型、所述会遇局面类型、三自由度船舶操纵运动模型、模糊PID控制系统及改进速度障碍模型确定所述本船可让清所有目标船和障碍物的可行操纵区间；所述可行操纵区间包括多个转向角以及与多个转向角对应的多个转速；将所述可行操纵区间中最小的转向角作为目标转向角，并将与所述目标转向角对应的转速作为目标转速，所述目标转向角和所述目标转速组成的集合作为最优避碰策略；所述本船执行所述最优避碰策略，并在避碰完成后，基于所述本船和计划航线的相对位置、船舶非线性运动状态信息采用构建的复航模型求取复航角，并控制所述本船按复航角进行复航。2.根据权利要求1所述的受限水域智能航行方法，其特征在于，所述构建受限水域的实时航行环境场景模型，包括：获取受限水域的电子海图、AIS数据以及自动雷达标绘仪数据；根据所述电子海图、AIS数据以及自动雷达标绘仪数据构建所述实时航行环境场景模型，所述实时航行环境场景模型包括多个目标船和多个静态障碍物。3.根据权利要求1所述的受限水域智能航行方法，其特征在于，所述根据避碰规则、潜在碰撞危险判断模型以及舷角相互比对方法确定本船与目标船的会遇局面类型，包括：计算本船与所述目标船的最近会遇时间；根据所述潜在碰撞危险判断模型以及模糊四元船舶领域模型判断所述本船与所述目标船是否存在潜在碰撞危险；当所述本船与所述目标船存在潜在碰撞危险时，确定所述本船相对目标船的舷角和所述目标船相对本船的舷角，并根据舷角相互比对方法、所述最近会遇时间、本船相对目标船的舷角和所述目标船相对本船的舷角确定本船与所述目标船的会遇局面类型。4.根据权利要求3所述的受限水域智能航行方法，其特征在于，所述会遇局面类型包括对遇、追越和交叉；所述根据舷角相互比对方法、所述最近会遇时间、本船相对目标船的舷角和所述目标船相对本船的舷角确定本船与所述目标船的会遇局面类型，具体为：当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[0
°
，6
°
]∪[354
°
，360
°
]，本船相对于目标船的舷角Q1∈[0
°
，6
°
]∪[354
°
，360
°
]时，所述会遇局面类型为对遇局面；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[0
°
，112.5
°
]，本船相对于目标船的舷角Q1∈[0
°
，247.5
°
]时，所述会遇局面类型为对遇局面；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[247.5
°
，360
°
]，本船相
对于目标船的舷角Q1∈[247.5
°
，360
°
]时，所述会遇局面类型为对遇局面；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[0
°
，90
°
]∪[270
°
，360
°
]，本船相对于目标船的舷角Q1∈[112.5
°
，247.5
°
]时，所述会遇局面类型为追越局面，且所述本船为让路船；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[112.5
°
，247.5
°
]，本船相对于目标船的舷角Q1∈[0
°
，90
°
]∪[270
°
，360
°
]时，所述会遇局面类型为追越局面，且所述本船为直航船；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[0
°
，112.5
°
]，且会遇局面类型不是对遇局面或追越局面时，所述会遇局面类型为交叉局面，且所述本船为让路船；当所述最近会遇时间大于零，且目标船相对于本船的舷角Q∈[247.5
°
，360
°
），且会遇局面类型不是对遇局面或追越局面时，所述会遇局面类型为交叉局面，且所述本船为直航船。5.根据权利要求1所述的受限水域智能航行方法，其特征在于，所述碰撞危险度量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立文，张可，贺益雄，陈家豪，刘霄，赵兴亚，王兵，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：