[發明專利]一種多船博弈的船舶避碰處理方法

有效

• 申請號: 201911034375.9
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110703759B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 王曉原;馮凱
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種多船博弈的船舶避碰處理方法，其特征在于，包括：

S1、當目標船舶行駛在復雜航行環境的集群中時，獲取目標船舶的基本信息，目標船舶所處集群的基本信息以及預設區域內所有集群的基本信息；

所述目標船舶所處集群的確定，包括：以目標船舶的中心位置為圓心，依照以兩船碰撞臨界相對距離為半徑的圓形區域、以兩船強影響臨界相對距離為半徑的圓形區域和以兩船弱影響臨界相對距離為半徑的圓形區域對目標船舶所在環境進行劃分，獲取目標船舶的碰撞區域、強影響區域和弱影響區域；以所述目標船舶的行進方向為前方，基于所述目標船舶的強影響區域對目標船舶所在環境進行劃分，獲取目標船舶的左前側、正前側、右前側、正右側、右后側、正后側、左后側、正左側八個子區域；以所述目標船舶的行進方向為前方，基于所述目標船舶的弱影響區域對目標船舶所在環境進行劃分，獲取目標船舶的次左前側、次正前側、次右前側、次正右側、次右后側、次正后側、次左后側、次正左側八個次子區域；

S2、所述目標船舶基于獲取的所有信息，采用相場耦合與不完全信息多船動態博弈的船舶避碰模型，確定用于目標船舶避碰的最優選擇策略；

所述步驟S2包括：

A1、所述目標船舶根據所述目標船舶所處集群和預設的局中人選取規則，確定博弈的局中人；根據所述局中人和預設的船舶避碰操縱類型，確定博弈的策略集；

A2、所述目標船舶根據船舶受其集群的作用力模糊推理規則和所述預設區域內所有集群的基本信息，獲取局中人受其集群的作用力；并依據所述局中人受其集群的作用力，獲取局中人避碰收益函數；

所述依據局中人受其集群的作用力，獲取局中人避碰收益函數，包括：依據船舶在執行避碰操縱前后受其各子區域和各次子區域綜合作用力的差值，描述局中人的安全性收益；依據船舶在執行避碰操縱前后受其正橫前側綜合作用力差值，描述局中人的效率性收益；依據船舶在執行避碰操縱前后受其正前側、右前側、正右側綜合作用力差值，描述局中人的舒適性收益；依據船舶傾向性與不同收益的模糊權重對應關系、所述局中人的安全性收益、效率性收益和舒適性收益，確定局中人的避碰收益函數；

A3、依據所述局中人受其集群的作用力，確定所述船舶避碰模型中博弈的停時條件；將所述局中人、所述策略集和所述局中人避碰收益函數輸入所述船舶避碰模型中，輸出局中人避碰行為選擇；

S3、所述目標船舶根據確定的最優選擇策略，控制船舶執行避碰操作。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述目標船舶的基本信息包括船舶位置信息和船型信息；

所述目標船舶所處集群的基本信息包括船舶標識、船舶位置信息、船型信息和船舶所占水域面積；

所述預設區域內所有集群的基本信息包括船舶位置信息、船型信息和船舶所占水域面積。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述船舶避碰模型中船舶避碰博弈行為依據混合模糊多人多目標非合作對策理論描述。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述船舶受其集群的作用力模糊推理規則根據預先收集的目標船舶受其每個子區域的作用粒度與該子區域內干擾船舶狀態參數的對應關系，以及目標船舶受其每個次子區域的作用粒度與該次子區域內干擾船舶狀態參數的對應關系確定。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述船舶避碰模型中博弈的停時條件包括：

判斷局中人在執行避碰操縱后受其集群綜合作用力是否大于等于零；

判斷局中人在執行避碰操縱前后受其集群正橫前側綜合作用力差值是否大于等于零；

判斷局中人在執行避碰操縱前后受其集群正前側、右前側、正右側綜合作用力差值是否大于等于零。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述船舶避碰模型中船舶避碰博弈行為描述如下：

其中，I為局中人集合；為局中人的收益集合；

是局中人n_i(n_i∈I)的混合策略集，是局中人n_i(n_i∈I)的混合策略，是局中人n_i(n_i∈I)選取其純策略集中的純策略的概率，Λ_i為純策略集的指標集；表示局中人n_i(n_i′∈I)在局勢x∈X中關于目標m(m＝1,2,…,M)的模糊收益，X＝X₁×X₂×…×X_N，當局中人n_i(n_i∈I)分別選取混合策略x_i∈X_i，就形成了混合策略局勢x＝(x₁,x₂,…,x_N)∈X。