【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自主船舶智能决策领域，具体而言，尤其涉及一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法。
技术介绍
1、自主船舶是当前航运业关注的热点话题，其利用先进的感知、认知、决策、控制等技术，代表水上运输技术发展的未来。国际海事组织在2017年明确了mass的四个自主程度，世界各国相继开展自主船舶的研发与测试并取得了阶段性的进展，将自主船舶投入实际生产活动是大势所趋，未来会出现不同自主程度的自主船舶共存的复杂的海上混合交通场景。
2、自主决策是船舶安全航行及避碰的关键过程。国内外对于大多数研究缺乏与目标船舶的信息交互，不能准确理解对方的航行意图，致使本船的避碰行为选择过于保守，更多的是本船作为智能船舶承担了几乎全部的避碰行动，这种策略即不符合《colregs》，更不符合海上实际交通情况。同时随着复杂且多变的海上混合交通场景的到来，当自主程度不同的船舶在海上相遇时，由于船舶航行系统的异构性导致无法通过常规方法进行信息交互和沟通协调，给船舶海上航行安全带来了新的风险。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术提供一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，本专利技术基于本体语义互操作船舶协商交互决策知识模型，旨在为不同自主程度船舶间的协商交互决策提供一种标准规范化的信息交互工具。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，包括：
4、获取各船舶航行态势认知信息，分析航行态势认知信息组
5、根据航行态势认知信息组成与协商交互决策需求分析结果，基于语义互操作标准构建航行态势认知本体与协商交互决策本体；
6、依据模糊理论构建碰撞危险度模型确定船舶交互时机；
7、基于多阶段船舶可达域自适应地选取船舶交互目标；
8、运用协商交互决策本体进行船舶避让方案协商达成决策共识。
9、进一步地，所述船舶航行态势认知信息包括来自电子海图的先验信息和船载感知设备的环境实时信息；所述协商交互决策需求包括：研究交互时机的判定、交互目标的选取以及标准规划化的协商决策流程。
10、进一步地，所述语义互操作标准表示为一个三元组(c,r,i)，其中，c为航行信息类别集合；r为航行信息属性集合，包括描述类与类之间的关系属性和数据属性；i为类中真实存在的个例。
11、进一步地，基于语义互操作标准构建航行态势认知本体，包括：
12、对航行场景信息抽象概念化为类集，类集包括本船类、目标船类、环境类，其中每个类中包含多个子类集，类与类之间与类自身又包含关系属性和数据属性；
13、结合实时感知信息对类和类与类之间的关系进行实例化处理，填充为航行场景中的实例信息。
14、进一步地，所述协商交互决策本体包括信息发送类、意图声明类、期望行为类以及协商答复类，通过运用规范标准化的知识模型为船舶间的协商沟通提供信息交互方法。
15、进一步地，依据模糊理论构建碰撞危险度模型确定船舶交互时机，包括：
16、根据以下公式构建碰撞危险度：
17、cri＝ω1ud+ω2uq+ω3uk+ω4udcpa+ω5utcpa
18、其中，ud、uq、uk、udcpa、utcpa分别为船间距离、舷角、船速比、最短会遇距离、最小会遇时间的隶属度函数，具体为从区间[0,1]中单位实数，ω为模糊权重分配系数；
19、碰撞危险度cri大于0.5时，认为本船存在碰撞危险，此时被认为达到交互时机。
20、进一步地，基于多阶段船舶行动域选取船舶交互目标，包括：
21、多阶段船舶可达域依据船舶发生碰撞局面经历的不同阶段以船舶为中心，用同心圆表示各阶段行动域限制范围，3-6海里被视为积极协商行动领域，两船应进行协商交互达成避让决策共识。
22、进一步地，基于多阶段船舶行动域选取船舶交互目标，还包括：
23、当有多艘船舶相遇时，各船选取的交互目标共同组成以船舶为节点的船舶自组织网络，用于进行多船交互目标的选取。
24、进一步地，运用协商交互决策本体进行船舶避让方案协商达成决策共识，包括：
25、将信息发送类设置为通过航行态势认知本体发送利于协商的船舶状态、会议局面等船舶信息；
26、将意图声明类设置为用于告知目标船本船拟采取的避让动作；
27、将期望行为类设置为用来表达本船对目标船避让动作的期许；
28、将协商答复类设置为用来对协商决策是否达成共识进行判定。
29、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
30、本专利技术提供的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，可以基于本体语义互操作协商决策知识模型充分整合运用航行态势信息并为不同自主程度船舶的异构航行系统提供一种标准规范化的协商交互决策工具，解决现有船舶智能决策过程中由于缺乏意图交所导致的不协调避让等实际问题。
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1.一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，所述船舶航行态势认知信息包括来自电子海图的先验信息和船载感知设备的环境实时信息；所述协商交互决策需求包括：研究交互时机的判定、交互目标的选取以及标准规划化的协商决策流程。
3.根据权利要求2所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，所述语义互操作标准表示为一个三元组(C,R,I)，其中，C为航行信息类别集合；R为航行信息属性集合，包括描述类与类之间的关系属性和数据属性；I为类中真实存在的个例。
4.根据权利要求2所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，基于语义互操作标准构建航行态势认知本体，包括：
5.根据权利要求4所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，所述协商交互决策本体包括信息发送类、意图声明类、期望行为类以及协商答复类，通过运用规范标准化的知识模型为船舶间的协商沟通提供信息交互方法。
6.根据权
7.根据权利要求4所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，基于多阶段船舶行动域选取船舶交互目标，包括：
8.根据权利要求7所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，基于多阶段船舶行动域选取船舶交互目标，还包括：
9.根据权利要求5所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，运用协商交互决策本体进行船舶避让方案协商达成决策共识，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，所述船舶航行态势认知信息包括来自电子海图的先验信息和船载感知设备的环境实时信息；所述协商交互决策需求包括：研究交互时机的判定、交互目标的选取以及标准规划化的协商决策流程。
3.根据权利要求2所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，所述语义互操作标准表示为一个三元组(c,r,i)，其中，c为航行信息类别集合；r为航行信息属性集合，包括描述类与类之间的关系属性和数据属性；i为类中真实存在的个例。
4.根据权利要求2所述的一种面向不同自主程度船舶间的协商交互决策方法，其特征在于，基于语义互操作标准构建航行态势认知本体，包括：
5.根据权利要求4所述的一种面...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，刘震生，黄瑞宁，王程博，郑康洁，齐怀远，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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