[發明專利]一種船舶相對碰撞危險度模型的驗證方法

有效

• 申請號: 201911295780.6
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111061165B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 王曉原;張露露;夏媛媛
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G06F30/20
• 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

1.一種船舶相對碰撞危險度模型的驗證方法，其特征在于，其包括：

在開闊水域對船舶集群態勢進行分析，得到相對碰撞危險度模型，具體包括：

在開闊水域對船舶感知區域進行劃分，得到多個虛擬動態網格；

將目標船與干擾船的會遇區域從內到外次劃分為碰撞區域、主要干擾區域和次要干擾區域；

通過所述碰撞區域、所述主要干擾區域和所述次要干擾區域結合會遇角度劃分，得到24個虛擬動態網格；

針對所述多個虛擬動態網格對船舶集群態勢采用模糊邏輯規則計算虛擬動態網格對目標船的作用粒度值；

根據所述作用粒度值結合危險度評價的綜合權重，得到目標船相對于船舶集群態勢的相對碰撞危險度模型；

通過主客觀綜合賦權方法進行賦權，再結合作用粒度值計算得到相對碰撞危險度；

在實船實驗中對目標船在多種船舶集群態勢下的航行數據進行記錄，根據所述航行數據結合所述相對碰撞危險度模型計算得到相對碰撞危險度的實際值；

在狼群算法的基礎上結合模擬退火算法形成模擬退火狼群算法，具體包括：

A1：對狼群位置進行初始化；

A2：開始探狼的搜尋行為，搜索時判斷探狼當前位置周圍的任意方向的適應度值是否大于當前位置的適應度值；

A3：如果是，則將探狼從當前位置移動到適應度值大的位置；如果否，則改變探狼的步長繼續進行搜索，直到當前位置周圍任意方向的適應度值均不大于當前位置的適應度值，且搜索次數達到預設次數時，利用Metropolis準則選擇是否接受新解；

A4：根據頭狼的召喚，猛狼開始向頭狼靠近和奔走，在奔走過程中，如果猛狼所在位置的目標適應度值大于頭狼的適應度值，則令猛狼取代頭狼；如果猛狼與頭狼的距離小于距離限定值，則奔走轉為圍攻；

A5：圍攻后如果目標位置的適應度值大于當前位置的適應度值，則用目標位置代替當前位置；如果目標位置的適應度值不大于當前位置的適應度值，則改變搜索步長繼續進行搜索，并利用Metropolis準則選擇是否接受新解；

A6：迭代后判斷是否滿足結束條件，如果滿足，則輸出船舶的最優避碰路徑；如果不滿足，則重新進行狼群位置的初始化并重復進行A2至A6；

所述結束條件為優化精度達到最小值或迭代次數達到最大值；

在虛擬仿真實驗中利用所述模擬退火狼群算法對目標船在多種船舶集群態勢下進行路徑規劃，得到相對碰撞危險度的仿真值，具體包括：

在虛擬仿真實驗中構建與所述實船實驗中相同的初始集群態勢；

根據所述實船實驗中的船舶集群態勢在無人船自主航行仿真系統中構建相同的船舶集群態勢；

對干擾船的實時行為按照所述實船實驗中的干擾船進行相同的決策和行為；

對目標船采用所述模擬退火狼群算法進行路徑規劃，以逃離當前態勢，得到目標船在所述初始集群態勢演化過程中的相對碰撞危險度的所述仿真值；

通過對多種集群態勢下的所述仿真值與所述實際值以及在實船實驗與虛擬仿真實驗避碰過程中的記錄數據進行變化趨勢分析和靈敏度分析，對所述相對碰撞危險度模型進行驗證。

2.如權利要求1所述的船舶相對碰撞危險度模型的驗證方法，其特征在于，在實船實驗中對目標船在多種船舶集群態勢下的航行數據進行記錄，根據所述航行數據結合所述相對碰撞危險度模型計算得到相對碰撞危險度的實際值包括：

以實驗船為目標船，選取多艘干擾船與所述目標船構建初始船舶集群態勢，其中所述目標船和所述干擾船均為有人船；

在船舶行進中進行相應的避碰操作，并運用至少一種采集設備對所述目標船和所述多艘干擾船進行記錄，得到航行數據；

根據所述航行數據結合所述相對碰撞危險度模型計算得到所述實際值；

其中所述至少一種采集設備包括：船載設備和視頻采集設備。