[發(fā)明專(zhuān)利]一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010214644.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111539091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉原;張慧麗;張露露
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發(fā)明屬于船舶測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法。包括如下步驟：步驟S1、采集實(shí)際的繁忙水域的環(huán)境信息；步驟S2、根據(jù)采集的環(huán)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(jù)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(jù)所述船舶交通量，并結(jié)合計(jì)算機(jī)預(yù)先生成的繁忙水域中船舶隨機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)，在三維場(chǎng)景內(nèi)構(gòu)建仿真測(cè)試環(huán)境。該方法能夠使搭建的測(cè)試環(huán)境更加貼近真實(shí)場(chǎng)景，提高船舶航行的準(zhǔn)確性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)船舶流量呈穩(wěn)步遞增趨勢(shì)，港口交通越來(lái)越繁忙和擁擠，特別是某些重要的水道，船舶交通非常繁忙，水上交通的危險(xiǎn)程度隨之增加，水上交通安全管理情況變得日益復(fù)雜。繁忙水域船舶交通量大，且船舶大小不一，速度和方向時(shí)刻發(fā)生變化，這些影響因素具有時(shí)變和非線性的特點(diǎn)，采用經(jīng)典控制理論難以獲得令人滿(mǎn)意的控制效果。

為了更好地保障海上運(yùn)輸?shù)陌踩瑴p少海上碰撞、擱淺、觸礁等船舶交通事故的發(fā)生，提高船舶在繁忙水域自主航行的能力，更加真實(shí)地模擬船舶在繁忙水域環(huán)境的操縱運(yùn)動(dòng)特性，需對(duì)船舶繁忙水域環(huán)境進(jìn)行模擬研究。

為此，如何構(gòu)建一種全面的智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境成為當(dāng)前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法，該方法能夠使搭建的測(cè)試環(huán)境更加貼近真實(shí)場(chǎng)景，提高船舶航行的準(zhǔn)確性和安全性。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種智能船舶繁忙水域自主航行仿真測(cè)試環(huán)境構(gòu)建方法，包括如下步驟：

步驟S1、采集實(shí)際的繁忙水域的環(huán)境信息；

步驟S2、根據(jù)采集的環(huán)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(jù)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(jù)所述船舶交通量，并結(jié)合計(jì)算機(jī)預(yù)先生成的繁忙水域中船舶隨機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)，在三維場(chǎng)景內(nèi)構(gòu)建仿真測(cè)試環(huán)境。

可選地，所述環(huán)境信息包括：交通流密度、交通流寬度和航道長(zhǎng)度。

在本發(fā)明中，所述步驟S2中，根據(jù)采集的航道長(zhǎng)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(zhǎng)度，t_i為第i艘船舶通過(guò)該航道的形成時(shí)間，n為觀測(cè)航行時(shí)間的次數(shù)；

根據(jù)平均航行速度V_t得到交通流速度。

可選地，所述步驟S2中，根據(jù)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(shí)，即單位時(shí)間間隔為一小時(shí)內(nèi)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(jié)，W為交通流寬度，單位為海里。

可選地，所述步驟S3中，根據(jù)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(shí))，即單位時(shí)間間隔為一小時(shí)內(nèi)的交通量，m為時(shí)間間隔數(shù)，將一小時(shí)分割位m個(gè)時(shí)間段。