一种预测冲突危险区的多船避碰方法技术

本发明专利技术公开了一种预测冲突危险区的多船避碰方法

【技术实现步骤摘要】
一种预测冲突危险区的多船避碰方法、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及航海
，尤其涉及一种预测冲突危险区的多船避碰方法
、
设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]由于航运业的不断发展，水路交通变得十分繁忙和密集，海上事故的频发给国民经济和人身安全带来了巨大的损失
。
为了缓解日益复杂的船舶会遇局面，减少人为因素造成的潜在碰撞风险，进一步提高海上运输的安全水平，近年来国际海事组织（
IMO
）一直致力于海上自主水面舰艇（
MASS
）的避碰决策研究
。
[0003]尽管现有的船舶避碰决策研究为未来智能船舶的自主航行提供了理论基础，但在多船会遇场景中获得有效的避碰决策依然很困难，原因是多方面的
。
首先，多船会遇场景中船舶的可行区域变得极为有限，虽然船上有辅助设备为人提供决策方面的参考，但最终的操作仍然由人来自行决定
。
考虑到人的主观性，很难确保所有的决策都是合理有效的
。
其次，虽然国际海上避碰（
《
国际海上避碰规则
》
）对于不同会遇局面下的船舶间的避碰行为进行了相应的规定，但这些条文只是定性的规定，真实场景中的具体避碰操作细节仍然由人来主导
。
另外，该规则只是针对两船间的避碰行为进行了说明，对于多船会遇局面下的船舶避碰行为准则并未提及，这也导致了在多船会遇局面下，船员常常因为对于避碰规则的理解不一致而导致碰撞事故的发生
。
更重要的是，多船会遇局面下，船舶避碰的操作通常是将注意力集中在避开当前时刻碰撞风险最大的船舶上，而无暇顾及其他的船舶
。
这样的避碰逻辑通常会给船舶带来新的风险，因为可能在船舶顺利避开当前风险最大的船舶后就会马上遇到具有新的风险冲突的来船，又陷入新的甚至更为紧迫的局面中，这在多船会遇局面下是极有可能发生的
。
同时需要注意的是，随着智能船舶的不断发展，多船避碰场景中会存在有人船与无人船共存的情况
。
并且由于人的主观因素的存在，有些时候有人船的行为是高度不确定的
。
这些都是亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种预测冲突危险区的多船避碰方法
、
设备和存储介质，解决现有技术中多船存在碰撞风险时，本船避碰策略无法克服操作者的主观性且无法兼顾避开多船场景下的所有与他船存在碰撞风险的技术问题
。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了预测冲突危险区的多船避碰方法，包括：根据预设碰撞风险法确定本船与他船之间的碰撞风险，基于本船与他船之间存在碰撞风险，判断他船是否按照预设的避碰规则行驶；若他船按照预设的避碰规则行驶，则本船基于预设的避碰规则行驶，采用预设的快速扩展随机树算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径；若他船未按照预设的避碰规则行驶，则本船不遵守预设的避碰规则行驶，采用预
设的快速扩展随机数算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径
。
[0006]在一些实施例中，所述根据预设碰撞风险法确定本船与他船之间的碰撞风险，包括：根据两船最近相遇点距离和两船最近相遇点时间，确定本船与他船之间的船舶碰撞风险指数；根据所述船舶碰撞风险指数与最小会遇安全距离阈值之间的大小关系，确定本船与他船之间是否存在碰撞风险
。
[0007]在一些实施例中，所述预设的避碰规则包括：若本船和他船对遇，则确定本船右转以及他船右转；若本船和他船交叉会遇，则确定居左的船舶避让居右的船舶；若本船和他船追越行驶，则确定追越船避让被追越船
。
[0008]在一些实施例中，基于他船按照预设的避碰规则行驶，所述本船基于预设的避碰规则行驶，包括：若本船相对他船的避碰责任均为非避让船舶，则本船按照预设的避碰规则保持直行；若本船相对他船的避让责任为避让船舶，则本船遵守预设的避碰规则右转避让
。
[0009]在一些实施例中，基于他船未按照预设的避碰规则行驶，所述本船不遵守预设的避碰规则行驶，包括：若本船相对他船的避碰责任为非避让船舶时，采用预设的快速扩展随机数算法对本船的路径进行规划，以改变本船的行驶方向，确定本船避碰路径；若本船相对他船的避碰责任为避让车辆且他船未保持直行，则采用预设的快速扩展随机数算法对本船的路径进行规划，基于全方向，确定本船避碰路径
。
[0010]在一些实施例中，所述预设的快速扩展随机数算法还包括融合路径约束；所述路径约束包括：路径转向成本函数约束
、
路径转向成本函数约束和船舶动力学约束
。
[0011]在一些实施例中，所述预设的快速扩展随机数算法还包括融合路径优化算法；所述采用预设的快速扩展随机树算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径，包括：采用所述路径优化算法对所述快速扩展随机数算法确定的初始曲折路径进行直线化，得到初始路径；基于所述初始路径，确定本船避碰路径
。
[0012]在一些实施例中，所述预设的快速扩展随机数算法还包括融合路径优化算法；所述采用预设的快速扩展随机树算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径，包括：采用所述路径优化算法对所述快速扩展随机数算法确定的初始曲折路径进行直线化，得到初始路径；基于所述初始路径，确定本船避碰路径
。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的预测冲突危险区的多船
避碰方法中的步骤
。
[0014]第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的预测冲突危险区的多船避碰方法中的步骤
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术提供的预测冲突危险区的多船避碰方法
、
设备和存储介质，考虑多船会遇场景中潜在冲突对本船的威胁，综合考虑设计基于国际海上避碰规则的多船避碰方法，首先基于本船与他船存在碰撞风险，判断他船是否按照预设的避碰规则行驶；通过排除他船在避碰航行中的不确定性，从而降低本船碰撞风险
。
进一步的，若他船按照预设的避碰规则行驶，则本船基于预设的避碰规则行驶，采用预设的快速扩展随机树算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径；进一步的，若他船未按照预设的避碰规则行驶，则基于本船不遵守预设的避碰规则行驶，采用预设的快速扩展随机数算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径
。
从而保证在他船遵守预设的避碰规则行驶的情况下，通过快速扩展随机树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种预测冲突危险区的多船避碰方法，其特征在于，包括：根据预设碰撞风险法确定本船与他船之间的碰撞风险，基于本船与他船之间存在碰撞风险，判断他船是否按照预设的避碰规则行驶；若他船按照预设的避碰规则行驶，则本船基于预设的避碰规则行驶，采用预设的快速扩展随机树算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径；若他船未按照预设的避碰规则行驶，则本船不遵守预设的避碰规则行驶，采用预设的快速扩展随机数算法对本船在多船会遇下的路径进行规划，确定本船避碰路径
。2.
根据权利要求1所述的预测冲突危险区的多船避碰方法，其特征在于，所述根据预设碰撞风险法确定本船与他船之间的碰撞风险，包括：根据两船最近相遇点距离和两船最近相遇点时间，确定本船与他船之间的船舶碰撞风险指数；根据所述船舶碰撞风险指数与最小会遇安全距离阈值之间的大小关系，确定本船与他船之间是否存在碰撞风险
。3.
根据权利要求1所述的预测冲突危险区的多船避碰方法，其特征在于，所述预设的避碰规则包括：若本船和他船对遇，则确定本船右转以及他船右转；若本船和他船交叉会遇，则确定居左的船舶避让居右的船舶；若本船和他船追越行驶，则确定追越船避让被追越船
。4.
根据权利要求3所述的预测冲突危险区的多船避碰方法，其特征在于，基于他船按照预设的避碰规则行驶，所述本船基于预设的避碰规则行驶，包括：若本船相对他船的避碰责任均为非避让船舶，则本船按照预设的避碰规则保持直行；若本船相对他船的避让责任为避让船舶，则本船遵守预设的避碰规则右转避让
。5.
根据权利要求4所述的预测冲突危险区的多船避碰方法，其特征在于，基于他船未按照预设的避碰规则行驶，所述本船不遵守预设的避碰规则行驶，包括：若本船相对他船的避碰责任为非避让船舶时，采用预设的快速扩展随机数算法对...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，吕小磊，刘怀芝，蔡兆云，杨诗竹，
申请(专利权)人：中船鹏力南京大气海洋信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：