一种十字像限法的避碰系统技术方案

本发明专利技术提出了一种十字像限法的避碰系统，包括以下步骤：S1.对目标船舶进行十字像限定位，根据阿波罗尼斯圆定理生成两船之间的碰撞圆；S2.生成碰撞点，在碰撞点上形成安全指标领域，其中碰撞点为两船之间的航线与碰撞圆的交点；S3.设定两船之间快速船和慢速船的标准，设定搜索起始点，通过安全指标领域和搜索起始点得出安全航向区间，控制慢速船驶向安全航向区间；本发明专利技术采用避碰圆动态安全态势分析法，对船舶所面临的各种局面进行动态分析，给出相应的提醒、告警等信息，并给出在紧迫危险局面下的动舵信息。的动舵信息。的动舵信息。

【技术实现步骤摘要】
一种十字像限法的避碰系统


[0001]本专利技术涉及海上船舶避碰与航线规划领域，提出了一种十字像限法的避碰系统。

技术介绍

[0002]伴随着航运业的高速发展，在港口、海湾等特殊航行区域的船舶密度大幅上升，船舶碰撞事故也经常发生；辅助避碰是通过一系列的提醒和告警，辅助驾驶员在不违背避碰规则的情况下，给出相应的提醒和操作建议，促使养成良好的早宽让行为习惯；
[0003]应急避碰则是在所有辅助避碰都没有得到人工响应，在两船处于紧迫危险局面下，不得已采取的越控操作，由于船彼此之间相互撞击的事故时常发生，因此深入开展有关研究，开发一种十字像限法的避碰系统，以减小船撞桥事故率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种十字像限法的避碰系统，解决了上述问题中船彼此之间相互撞击的事故时常发生的问题。
[0005]一种十字像限法的避碰系统，包括以下步骤：
[0006]S1.对目标船舶进行十字像限定位，根据阿波罗尼斯圆定理生成两船之间的碰撞圆；
[0007]S2.生成碰撞点，在碰撞点上形成安全指标领域，其中碰撞点为两船之间的航线与碰撞圆的交点；
[0008]S3.设定两船之间快速船和慢速船的标准，设定搜索起始点，通过安全指标领域得出安全航向区间，控制慢速船驶向安全航向区间。
[0009]于本专利技术的一实施例中，S1中生成两船之间的碰撞圆的原理为：设定两船分别为A船和B船，设定一动点P，P的轨迹为沿着碰撞圆的轨迹，利用阿氏圆公式确定碰撞圆的参数为：
[0010]半径R为：圆心坐标O为：
[0011]其中a为定值,其中k为A船与B船分别与动点坐标P直线距离的比值。
[0012]于本专利技术的一实施例中，S2中碰撞点上形成安全指标领域的方法为：以碰撞点为圆心，作半径为2
‑
3海里的圆，圆内的范围为安全指标领域。
[0013]所述安全航向区间为：大于或等于安全指标领域的范围。
[0014]于本专利技术的一实施例中，S3中设定目标船快速船和慢速船的标准为：
[0015]k>1时，表示A船速度快于B船；
[0016]k＝1时，表示A船速度等于B船；
[0017]k<1时，表示B船速度快于A船。
[0018]于本专利技术的一实施例中，S3中设定搜索起始点包括：快速船搜索起点，其中快速船搜索起点的判断标准为：
[0019]航向线脱离碰撞圆的航向作为初始起点，快速船航向线脱离碰撞圆，表示慢速船无论向哪个方向航行都因速度慢而追不到快速船。
[0020]于本专利技术的一实施例中，还包括：慢速船的搜索起点，其中慢速船搜索起点的判断标准为：以平行于目标船的航向作为搜索起点，使决策方案切合于规则并使两船态势减小发生不协调避让的概率。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]采用避碰圆动态安全态势分析法，对船舶所面临的各种局面进行动态分析，给出相应的提醒、告警等信息，并给出在紧迫危险局面下的动舵信息，根据碰撞圆和碰撞点的产生规律，如果两船碰撞点重叠，则说明两船会在重叠的碰撞点点发生碰撞；如果两船碰撞点很近，则说明两船存在碰撞危险，碰撞点是否分布合理，对两船是否发生碰撞起到至关重要的作用，据此建立模型，可判断碰撞点是否分布合理，也可评估决策方案是否有效。
附图说明
[0023]图1为一种十字像限法的避碰系统的流程图；
[0024]图2为形成碰撞圆和碰撞点的示意图；
[0025]图3为形成安全指标领域的示意图；
[0026]图4为搜索起点设置的示意图；
[0027]图5为安全航向区间的示意图。
具体实施方式
[0028]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0029]如图1总流程所示，碰撞圆，指两船速度不同时，可同一时间抵达同一地点的所有位置点的集合，扩充到两船等速时，则为两船连线的垂直平分线。
[0030]碰撞点，指两船航向线分别与碰撞圆的交点。
[0031]碰撞圆是阿波罗尼斯圆在避碰中的具体运用，阿氏圆定理：一动点P与两定点A、B(A、B分别为两船的位置点)的距离之比等于定值k(k>1),则点P的轨迹是以定值k为内分点C和外分点D连线为直径的圆。
[0032]P点到A点和B点的距离比为定值，令B为坐标原点，A的坐标为(
‑
a,0)，动点碰撞点(x,y)，阿氏圆公式：(k2‑
1)(x2+y2)+2ax
‑
a2＝0
ꢀꢀꢀ
(1)
[0033]半径R为：
[0034]圆心坐标O为：
[0035]设A点到P的距离为S1，B点到P的距离为S2，则令S1/S2＝k。S1即为A船在一定时间t内的航程，S2即为B船在同一时间t内的航程，S＝V
·
t，代入S1/S2＝k，得VA/VB＝k，则将距离的定比问题转换成了速度的定比问题。
[0036]k>1时，表示A船速度快于B船；k＝1时，P的集合不是碰撞圆，是AB连线的垂直平分
线；k<1时，即为A船与B船快慢互换，原理相同。本文仅分析k>1的情况，即可说明相关变化规律。
[0037]其中碰撞圆圆心坐标、半径与两船距离D和速度比k有关，与航向无关。
[0038]k越接近于1，圆心越远，半径越大，两船改变速度时，速度比随之改变，若使速度比增大，圆心距离和半径随之减小；速度比减小，圆心距离和半径随之增大。当k处于无穷大状态时，碰撞圆半径逐渐收缩为0，即为B船船位；当k＝1时，可能碰撞点的集合是AB连线的垂直平分线；当k<1时，A船和B船发生快慢船转换，碰撞圆位于A船一侧。
[0039]当速度比k不变时，圆心距离和半径大小与两船之间的距离成正比，两船会遇随着距离逐步接近，碰撞圆的圆心距离和半径逐步变小。
[0040]碰撞圆的圆心位于两船连线慢船一侧，当快船相对慢船发生相对方位变化时，即一船过另一船艏线时，碰撞圆随之旋转，慢船切割碰撞圆的圆弧发生转变，根据碰撞圆和碰撞点的产生规律，如果两船碰撞点重叠，则说明两船会在重叠的碰撞点点发生碰撞；如果两船碰撞点很近，则说明两船存在碰撞危险。
[0041]用两船碰撞点的分布问题评估局面时，可以按照以下几种情况进行区分，
[0042]1)当两船与安全指标领域重叠，说明两船将发生碰撞；如图2所示；
[0043]2)两船距离安全指标领域距离很较近，表示存在碰撞危险；如图3所示；
[0044]3)两船安全指标领域距离远、弧度大、离对方航向线远，表示不存在碰撞危险；如图4所示；
[0045]4)两船的碰撞点位于两船连线两侧，表示态势明显；如图5所示；
[0046]5)当A船(假设为快船)与碰撞圆没有交点时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十字像限法的避碰系统，其特征在于，包括以下步骤：S1.对目标船舶进行十字像限定位，根据阿波罗尼斯圆定理生成两船之间的碰撞圆；S2.生成碰撞点，在碰撞点上形成安全指标领域，其中碰撞点为两船之间的航线与碰撞圆的交点；S3.设定两船之间快速船和慢速船的标准，设定搜索起始点，通过安全指标领域和搜索起始点得出安全航向区间，控制慢速船驶向安全航向区间。2.根据权利要求1所述的一种十字像限法的避碰系统，其特征在于，S1中生成两船之间的碰撞圆的原理为：设定两船分别为A船和B船，设定一动点P，P的轨迹为沿着碰撞圆的轨迹，利用阿氏圆公式确定碰撞圆的参数为：半径R为：圆心坐标O为：其中：令B船为坐标原点,A的坐标为(
‑
a,0)，k为A船与B船分别与动点坐标P直线距离的比值。3.根据权利要求1所述的一种十字像限法的避碰系统，其特征在于，S2中碰撞点上形成安全指标领域的方法为：以碰撞点为圆心，作半径为2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：高志成，
申请(专利权)人：苏州海皇智能船舶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：