[發明專利]一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測試環境構建方法

在審

• 申請號: 202010214644.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111539091A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 王曉原;張慧麗;張露露
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 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

1.一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測試環境構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、采集實際的繁忙水域的環境信息；

步驟S2、根據采集的環境信息，確定船舶速度模型和船舶交通流模型并獲得交通流流量；

步驟S3、根據所述交通流流量，確定船舶交通量模型并獲得船舶交通量；

步驟S4、根據所述船舶交通量，并結合計算機預先生成的繁忙水域中船舶隨機動態參數，在三維場景內構建仿真測試環境。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述環境信息包括：交通流密度、交通流寬度和航道長度。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，根據采集的航道長度確定船舶速度模型，公式為：

式中，V_t為平均航行速度，S為航道長度，t_i為第i艘船舶通過該航道的形成時間，n為觀測航行時間的次數；

根據平均航行速度V_t得到交通流速度。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中，根據獲得的交通流速度和采集的交通流密度、交通流寬度確定船舶交通流模型，公式為：

Q＝ρ·V·W

式中，Q為交通流流量，單位為艘/小時，即單位時間間隔為一小時內的交通量，ρ為交通流密度，單位為艘/海里，V為交通流速度，單位為節，W為交通流寬度，單位為海里。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中，根據獲得的交通流流量確定船舶交通量模型，公式為：

式中，為船舶交通量，Q為交通流流量(艘/小時)，即單位時間間隔為一小時內的交通量，m為時間間隔數，將一小時分割位m個時間段。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中，繁忙水域中船舶隨機動態參數包括船舶類型、船舶尺寸、船舶位置分布和船舶速度。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述船舶類型包括運輸船、工程船和漁船，將運輸船、工程船和漁船數量的比例分別用q1、q2、q3表示，q1、q2、q3滿足以下公式：

q1+q2+q3＝1

船舶類型的概率密度函數f(x)滿足：

式中，x表示船舶類型，x＝1，2，3分別表示船舶類型為運輸船，工程船，漁船；q表示不同類型船舶的比例；

船舶類型的概率密度的分布函數F(x)滿足：

式中，F(x)分別表示不產生船舶，產生運輸船，產生工程船和產生漁船時的分布函數。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述船舶位置分布為：

式中，p(y)表示在一個計數間隔時間t內到達y艘船舶的概率，λ表示一個計數間隔時間t內船舶的平均到達率，t表示每個計數間隔的時間，a為任意正整數。

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述繁忙水域中船舶隨機動態參數由隨機發生器產生，生成均勻分布U(0,1)和標準正態分布N(0,1)隨機數。