【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航行控制，特别是涉及一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法及系统。
技术介绍
1、船舶在海上航行时，由于海洋环境复杂多变，且随着航行船舶的数量日益增多，航行控制难度也随之增加。目前，通过对船舶航线进行实时风险监测的方式，为船舶航行控制提供依据。然而，由于海域内障碍物的可移动性，导致实时风险监测结果在分析后已经与海域的实际环境不一致，使船舶航行安全无法得到保证。现有技术中对海域上的船舶航行控制存在滞后性，航行控制与实际海域情况贴合度不够紧密的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的提供了一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法及系统，用于针对解决现有技术中对海域上的船舶航行控制存在滞后性，航行控制与实际海域情况贴合度不够紧密的技术问题。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术公开了一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1、通过多维障碍识别方式，在目标船舶当前待航行的指定海域内，识别获取多个障碍物信息；
4、步骤2、根据多个障碍物信息，识别获取指定海域的海域障碍物规模信息，并根据海域障碍物规模信息，获取对指定海域进行栅格划分的粒度信息，对指定海域进行划分，获得多个栅格域；
5、步骤3、根据多个障碍物信息，分类获得多个固定障碍物信息和多个移动障碍物信息，并进行障碍物影响力场分析，对多个栅格域进行标识，构建动态影响力场序列；
6、步骤4、在动态影响力场序列内，基于目标船舶的航行约束，进行栅
7、步骤5、在航路栅格域集合内，基于降低航行障碍影响力和提升行驶速度为目的，进行航路的优化处理，获得优化栅格路线空间；
8、步骤6、在优化栅格路线空间内，进行船舶航线的分析和航行控制。
9、进一步地，步骤1具体包括以下步骤：
10、步骤1-1、获取目标船舶的当前位置信息和目标航向信息；
11、步骤1-2、根据当前位置信息和目标航向信息，在海域地图上划分获得预设海域大小的指定海域；
12、步骤1-3、通过图像采集识别方式和雷达识别方式，采集指定海域内的障碍物信息，获得多个障碍物信息。
13、进一步地，步骤2具体包括以下步骤：
14、步骤2-1、提取航行控制数据记录，获取样本障碍物信息记录、样本海域障碍物规模信息记录；
15、步骤2-2、采用样本障碍物信息记录和样本海域障碍物规模信息记录，训练更新获得准确率收敛的障碍物规模分类器；
16、步骤2-3、采用障碍物规模分类器，对多个障碍物信息继续识别分类，获得多个障碍物规模信息，并计算获得指定海域的海域障碍物规模信息；
17、步骤2-4、获取样本海域障碍物规模信息记录和样本粒度信息记录，构建样本海域障碍物规模信息记录和样本粒度信息记录的映射关系；
18、步骤2-5、基于海域障碍物规模信息进行映射关联，获得粒度信息；
19、步骤2-6、根据粒度信息，对指定海域进行划分，获得多个栅格域。
20、进一步地，步骤3具体包括以下步骤：
21、步骤3-1、获取样本障碍物信息集合，并获取样本障碍物类别集合，其中，样本障碍物类别为固定障碍物或移动障碍物；
22、步骤3-2、采用样本障碍物信息集合和样本障碍物类别集合，训练更新获得障碍物分类器，对多个障碍物信息进行识别分类，获得多个固定障碍物信息和多个移动障碍物信息；
23、步骤3-3、基于样本障碍物信息集合，获取样本障碍物影响力信息集合，其中，障碍物影响力信息包括障碍物对航行的影响程度；
24、步骤3-4、采用样本障碍物信息集合和样本障碍物影响力信息集合，训练更新获取障碍物影响力识别通道；
25、步骤3-5、将多个固定障碍物信息和多个移动障碍物信息输入障碍物影响力识别通道，分析获得多个固定障碍物影响力信息和多个移动障碍物影响力信息；
26、步骤3-6、基于多个固定障碍物影响力信息和多个移动障碍物影响力信息，构建指定海域的动态影响力序列。
27、进一步地，步骤3还包括以下步骤：
28、步骤3-7、根据多个固定障碍物信息和多个移动障碍物信息，确定多个固定障碍物坐标和多个基础移动障碍物坐标；
29、步骤3-8、基于移动预测，预测获取多个移动障碍物的多个移动信息，每个移动信息内包括移动方向和移动速度；
30、步骤3-9、在第一时刻，基于多个移动信息和多个基础移动障碍物坐标，预测获得多个第一移动障碍物坐标；
31、步骤3-10、基于多个固定障碍物坐标和多个第一移动障碍物坐标与每个栅格域的距离，以及多个固定障碍物影响力信息和多个移动障碍物影响力信息，在多个栅格域内，进行障碍物影响力递减叠加分析，获得多个栅格域的多个栅格叠加影响力信息；
32、步骤3-11、基于多个栅格叠加影响力信息，获得第一影响力场；
33、步骤3-12、继续在第二时刻，分析构建第二影响力场，并继续构建多个时刻的多个影响力场，构建获得动态影响力场序列。
34、进一步地，步骤4具体包括以下步骤：
35、步骤4-1、获取目标船舶的航行速度约束和航行方向约束，作为航行约束；
36、步骤4-2、基于目标船舶的当前船舶坐标，基于航行约束，获取目标船舶在第一时刻可以到达的多个第一栅格域，在第一影响力场内，筛选栅格叠加影响力信息小于影响力阈值的第一栅格域，作为多个第一备选栅格域；
37、步骤4-3、基于航行约束，获取目标船舶在多个第一栅格域出发，在第二时刻可以到达的多个第二栅格域，在第二影响力场内，筛选获得多个第二备选栅格域；
38、步骤4-4、继续在动态影响力场序列内，划选获得多个备选栅格区域，作为航路栅格域集合。
39、进一步地，步骤5具体包括以下步骤：
40、步骤5-1、基于降低航行障碍影响力和提升行驶速度为目的，构建航路目的函数，如下式：
41、；
42、其中，sai为航路适应度，t为时刻的数量，为栅格路线内第i个时刻目标船舶航行的栅格域的栅格叠加影响力信息，t为目标船舶按照栅格路线进行航行的时间，为影响力权重，为行驶速度权重；
43、步骤5-2、在航路栅格域集合内，基于航行约束和多个时刻，随机选择生成航行栅格路线，并基于航路目的函数计算航路适应度，进行航行栅格路线的寻优优化，直到达到预设优化收敛要求；
44、步骤5-3、选择优化过程中航路适应度最大的多个航行栅格路线，生成优化栅格路线空间。
45、为了实现本专利技术的目的，本专利技术还公开了一种基于避障分析的船舶动态航行控制系统，包括障碍物信息识别模块、栅格域获得模块、影响力场序列构建模块、栅格域集合获得模块、栅格路线空间获得模块、航行控制模块；
46、障碍物信息识别模块，用于通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤3还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤4具体包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤5具体包括以下步骤：
8.一种基于避障分析的船舶动态航行控制系统，所述系统基于权利要求1-7中任一项所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，包括障碍物信息识别模块、栅格域获得模块、影响力场序列构建模块、栅格域集合获得模块、栅格路线空
...【技术特征摘要】
1.一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于避障分析的船舶动态航行控制方法，其特征在于，步骤3还...
【专利技术属性】
技术研发人员：周国良，王祥宇，王栋，王裕棣，魏赛，郑万喜，许莉莉，徐元朝，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：
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