【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶，具体涉及一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法。
技术介绍
1、内河智能船舶航行态势危险是内河智能船舶航行决策的重要参数依据，其评估结果在内河船舶安全航行上起到了关键性的作用。
2、在研究内河智能船舶航行态势风险过程中，建立科学、准确的航行态势风险判断模型是内河智能船舶航行决策中的关键环节，但内河航道弯曲、狭窄和桥梁受限等通航条件给内河智能船舶航行态势危险的判断带来不确定性和模糊性，会导致无法正确的地检测出目标船舶只周边的船只分布情况，致使目前在对其评估计算上仍未形成统一标准，且由于航道连杆建筑物的遮蔽作用，雷达扫测噪声过大，信号失真严重，雷达扫测效果差。当前船舶普遍配备船载ais助航设备，现有ai s助航设备只能解析ais信号，并计算出两船会遇的tcpa、dcpa，当会遇参数小于所设定的阈值时，自动报警提醒驾驶员采取避让措施。两种主要船舶助航设备均无法辅助驾驶员完成对航行会遇态势判断，难以及时告警，驾驶员要根据船舶周边环境信息判断两船是否会发生态势，时间过长时容易造成驾驶疲劳，航行过程不够稳定。
技术实现思路
1、为了解决现有的现有的内河智能船舶航行过程中，由于内河航道弯曲、狭窄和桥梁受限等通航条件给内河智能船舶航行态势危险的判断带来不确定性和模糊性成本较高，会导致无法正确的地检测出目标船舶只周边的船只分布情况，并且现有船舶助航设备均无法辅助驾驶员完成对航行会遇态势判断，难以及时告警，驾驶员要根据船舶周边环境信息判断两船是否会发生碰撞，时间过长时容易
2、一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，所述方法包括如下步骤：
3、步骤1：建立内河船舶领域模型；
4、步骤2：通过所述内河船舶领域模型获取外部安全距离边界式；
5、步骤3：建立相对船体的坐标系，获取目标船舶坐标ts；
6、步骤4：通过目标船舶坐标ts获取目标船舶速度，通过目标船速度获取本船与目标船的相对速度；
7、步骤5：通过目标船舶坐标ts建立碰撞危险检测线表达式，通过碰撞危险检测线表达式与外部安全距离边界方程式确定碰撞交点坐标；
8、步骤6：通过碰撞交点坐标和所述相对速度获取所述目标船舶的碰撞危险检测线与船舶领域安全距离边界交点的会遇时间；
9、步骤7：根据所述碰撞危险检测线与安全距离边界的位置关系和会遇时间对内河船舶态势危险等级划分。
10、进一步的，所述步骤1进一步具体为：
11、步骤11：获取本船的初始的船舶自动识别系统ai s数据，并对所述初始的船舶自动识别系统ai s数据进行预处理，通过预处理后的船舶自动识别系统ai s数据获取本船和周边船舶的散点分布图；
12、步骤12：通过所述散点分布图获取本船的密度图，通过所述密度图获取本船领域图；
13、步骤13：将相对航向的角度数据将周围航行船舶方向分为同向和对向，并建立对向航行船舶散点分布图和对向航行船舶散点分布图，根据所述对向航行船舶散点分布图和对向航行船舶散点分布图获取同向船舶密度分布图和对向船舶密度分布图。
14、步骤14：根据本船领域图建立内河船舶领域模型。
15、进一步的，所述步骤11进一步具体为：选取以目标船舶为中心，
16、1km范围内的船舶作为计算对象，剔除目标船舶船航速小于0.5m/s的船舶自动识别系统ai s数据信息；
17、以目标船舶为正中心，以其航向为纵轴方向，将其附近水域建立相对目标船舶的坐标系，为将目标船舶作为中心视角，保证目标船舶在各航行时刻下的艏向始终为网格图的纵轴方向，附近水域内的所有其他船舶的相对真方向和目标船舶的航向进行换算，即将所有目标船舶的位置信息换算到以本船为原点，艏向为y轴的平面直角坐标系中，获得相对方位和相对距离，根据获得的相对距离与相对方位绘制所有其他目标船舶的散点分布图。
18、进一步的，步骤14进一步具体为：选用椭圆形船舶领域为基础图形，以目标船舶中心作为原点，以右侧正横方向为x轴正方向，以船首向方向为y轴正方向，建立本船的坐标系，在坐标系下，建立内河船舶领域的边界方程式，所述边界方程式如下：
19、
20、式中：a，b分别为椭圆船舶式领域在x轴正负方向和y轴正负方向的半径长度，x0，y0为x轴方向和y轴方向的偏心坐标。
21、进一步的，步骤2进一步具体为：
22、步骤21：选取同向船舶密度分布图和对向船舶密度分布图中x＝0的密度数据，生成x断面同向航行船舶密度曲线和x断面对向航行船舶密度曲线，并确定密度阈值，对所述x断面同向航行船舶密度曲线和x断面对向航行船舶密度曲线进行切割，获取确定同向船舶领域偏心点坐标和长轴半径r1和对向船舶领域偏心点坐标和长轴半径r2；
23、步骤22：分别选取同向船舶密度分布图和对向船舶密度分布图中心预设值密度数据，生成y断面同向航行船舶密度曲线和y断面对向航行船舶密度曲线，确定阈值取值，根据阈值大小对断面图进行切割，获取同向航行船舶领域宽度和对向航行船舶领域宽度；
24、步骤23：将内河船舶领域分别沿下x轴与y轴方向扩大k倍以增加一个外部安全距离边界，通过外部安全距离边界方程式确定同向航行船舶领域和对向航行船舶领域的ka和kb值；
25、外部安全距离边界方程式如下：
26、
27、其中，ka值是安全距离边界方程式的系数，指内河船舶领域眼沿x轴扩大ka倍，kb值是安全距离边界方程式的系数，指内河船舶领域眼沿y轴扩大kb倍。
28、进一步的，步骤3进一步具体为：
29、建立以本船位置为坐标原点，以本船航向为y轴正方向，建立相对本船的坐标系；
30、以本船在时刻t的坐标os为(0,0)，航速航向为0；目标船舶在时刻t的相对距离为d，相对方位为即目标船舶坐标ts为(xtot,ytot)，航速相对航向目标船舶的相对方位和相对航向范围均设置到[-180°,180°]之间；
31、
32、
33、目标船舶坐标ts(xtot,ytot)，根据本船与目标船舶的距离d与相对方位计算，如下：
34、
35、进一步的，步骤4进一步具体为：
36、目标船舶速度在x和y轴的分量如下：
37、其中，表示目标船舶速度在x轴方向的分速度，表示目标船舶速度在y轴方向的分速度；
38、船体与目标船舶的相对速度在x，y轴的分量大小公式如下：
39、其中，表示船体与目标船舶的相对速度在x轴方向上的相对速度分量，表示船体与目标船舶的相对速度在y轴方向上的相对速度分量。
40、进一步的，步骤5进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述步骤1进一步具体为：
3.根据权利要求2所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述步骤11进一步具体为：选取以本船为中心，1km范围内的船舶作为计算对象，剔除本船船航速小于0.5m/s的AIS数据信息；
4.根据权利要求3所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤14进一步具体为：选用椭圆形船舶领域为基础图形，以目标船舶中心作为原点，以右侧正横方向为x轴正方向，以船首向方向为y轴正方向，建立本船的坐标系，在坐标系下，建立内河船舶领域的边界方程式，所述边界方程式如下：
5.根据权利要求4所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤2进一步具体为：
6.根据权利要求5所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤3进一步具体为：
7.根据权利要求6所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特
8.根据权利要求7所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤5进一步具体为：
9.根据权利要求8所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤6进一步具体为：目标船舶的碰撞危险检测线与船舶领域安全距离边界交点的会遇时间为：
10.根据权利要求9所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤7进一步具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述步骤1进一步具体为：
3.根据权利要求2所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，所述步骤11进一步具体为：选取以本船为中心，1km范围内的船舶作为计算对象，剔除本船船航速小于0.5m/s的ais数据信息；
4.根据权利要求3所述的一种内河船舶领域船舶态势危险检测方法，其特征在于，步骤14进一步具体为：选用椭圆形船舶领域为基础图形，以目标船舶中心作为原点，以右侧正横方向为x轴正方向，以船首向方向为y轴正方向，建立本船的坐标系，在坐标系下，建立内河船舶领域的边界方程式，所述边界方程式如下：
...【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，王志远，雷进宇，陈红星，刘兴龙，吴勇，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。