[發(fā)明專利]基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010983449.X
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112141287B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 王曉原;夏媛媛;姜雨函;朱慎超;孫鑫;王曼曼;萬倩男
• 申請（專利權）人: 智慧航海（青島）科技有限公司
• 主分類號: B63B43/18
• 分類號: B63B43/18;G08G3/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：

第一信息獲取模塊，用于獲取通過岸基感知設備和船用感知設備采集的目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶和障礙物的航跡信息和位置信息；

第一數(shù)據(jù)融合模塊，用于通過預設的第一數(shù)據(jù)融合算法對所述信息獲取模塊獲取的數(shù)據(jù)進行融合處理，得到包含目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶航跡信息的區(qū)域船舶航跡集合；

第二信息獲取模塊，用于獲取各區(qū)域船舶的船舶性能參數(shù)，將所述船舶性能參數(shù)作為第一決策輔助數(shù)據(jù)；

第二數(shù)據(jù)融合模塊，用于基于第一數(shù)據(jù)融合模塊生成的區(qū)域船舶航跡集合，通過預設的第二數(shù)據(jù)融合算法進行數(shù)據(jù)融合，得到融合航跡集合；

協(xié)同避碰模塊，用于基于所述融合航跡集合和各區(qū)域船舶的第一決策輔助數(shù)據(jù)，通過預設的協(xié)同避碰策略生成協(xié)同避碰決策信息；

信息交互模塊，用于借助VHF信息通訊方式，實現(xiàn)目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶間的數(shù)據(jù)交互；

其中，所述第一信息獲取模塊、所述第一數(shù)據(jù)融合模塊和所述信息交互模塊設置于目標航區(qū)內的所有區(qū)域船舶；所述第二信息獲取模塊、所述第二數(shù)據(jù)融合模塊、所述協(xié)同避碰模塊設置于目標船舶；所述目標船舶為目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶中優(yōu)先級最高的區(qū)域船舶。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述岸基感知設備包括設置于岸基的雷達系統(tǒng)。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述船用感知設備包括設置于船端的AIS系統(tǒng)和導航雷達。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述第一決策輔助數(shù)據(jù)包括船舶回轉性指數(shù)、船舶跟從性指數(shù)、船舶油程比。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶回轉性指數(shù)為船舶設計手冊中無因次量K′，其計算方法為：

其中，K稱為回轉性指數(shù)，是單位舵角引起的定長回轉角速度；V₀為回轉初速，L為水線長。

6.根據(jù)權利要求4所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶跟從性指數(shù)為船舶設計手冊中無因次量T′，其計算方法為：

其中，T為應舵指數(shù)，V₀為回轉初速，L為水線長。

7.根據(jù)權利要求4所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶油程比的計算方法為：

其中，c表示船舶油程比，m_油t表示當前燃油質量，m_油0表示出港燃油質量，S_t表示剩余里程，S₀表示初始里程。

8.根據(jù)權利要求5-7中任一權利要求所述的基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)，其特征在于，基于所述融合航跡集合和各區(qū)域船舶的第一決策輔助數(shù)據(jù)，通過預設的協(xié)同避碰策略生成協(xié)同避碰決策信息，包括：

通過預設的權重因子對所述第一決策輔助數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)進行量化提取，得到各區(qū)域船舶的第二決策輔助數(shù)據(jù)；

基于所述融合航跡集合和各區(qū)域船舶的第二決策輔助數(shù)據(jù)，通過預設的協(xié)同避碰策略生成協(xié)同避碰航跡集合，將所述協(xié)同避碰航跡集合作為協(xié)同避碰決策信息輸出。

9.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述目標航區(qū)是應用基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰系統(tǒng)來協(xié)同調配智能船舶航行規(guī)劃的任一航區(qū)。

10.一種基于船端融合數(shù)據(jù)的智能船舶協(xié)同避碰方法，其特征在于，該方法包括：

各區(qū)域船舶獲取通過岸基感知設備和船用感知設備采集的目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶和障礙物的航跡信息和位置信息；

各區(qū)域船舶通過預設的第一數(shù)據(jù)融合算法對獲取的數(shù)據(jù)進行融合處理，得到包含目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶航跡信息的區(qū)域船舶航跡集合；

目標船舶獲取各區(qū)域船舶的船舶性能參數(shù)，將所述船舶性能參數(shù)作為第一決策輔助數(shù)據(jù)；

目標船舶基于各區(qū)域船舶的區(qū)域船舶航跡集合，通過預設的第二數(shù)據(jù)融合算法進行數(shù)據(jù)融合，得到融合航跡集合；

目標船舶基于所述融合航跡集合和各區(qū)域船舶的第一決策輔助數(shù)據(jù)，通過預設的協(xié)同避碰策略生成協(xié)同避碰決策信息；

其中，各區(qū)域船舶借助VHF信息通訊方式，實現(xiàn)目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶間的數(shù)據(jù)交互；所述目標船舶為目標航區(qū)內所有區(qū)域船舶中優(yōu)先級最高的區(qū)域船舶。