[發明專利]一種基于空間數據融合的水上交通事故航跡模擬方法

有效

• 申請號: 202011029837.0
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112150616B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 劉濤;雷正玲;高進
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/27;G06V10/80;G06F113/20
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明公開了一種基于空間數據融合的水上交通事故航跡模擬方法，屬于數據模擬技術領域。針對國內外還沒有成熟的水上交通事故再現模擬分析方法，本發明通過多源空間數據融合的水上交通事故場景，為事故分析與判定提供綜合的空間信息服務，在多源空間數據融合和AIS等船舶航行數據的基礎上，研究了水上交通事故再現模擬中的航跡模擬，設計了基于多源空間數據融合的水上交通事故航跡模擬方案，給出了航跡模擬實現的方法，開發了基于多源空間數據融合的水上交通事故航跡模擬系統，并應用到船舶碰撞這一典型水上交通事故，為水上交通事故再現模擬研究提供了新的應用模式。

技術領域

本發明屬于數據模擬技術領域，具體涉及一種基于空間數據融合的水上交通事故航跡模擬方法。

背景技術

我國是一個航運大國，擁有豐富的水運資源，港口眾多、船舶保有量巨大。水上交通運輸是社會經濟發展的基礎戰略性行業。與其他交通運輸方式不同，水運交通具有運量大、能耗小、成本低等多項優勢。同時，水上交通運輸行業具有高風險性，并且隨著經濟和科技的發展，船舶日趨高速化和大型化，再加上船舶的危險品貨物運輸屬性，致使水上交通運輸事故頻發而且事故影響較大。因此，針對水上交通運輸通航環境和交通事故的研究越來越引起人們的重視。進行事故處理分析時，交通管理部門和相關機構需要借助計算機動畫來模擬交通事故的發生過程，用以了解事故致因和輔助責任判定。近年來，隨著計算機圖形學的快速發展，采用三維動畫方式來再現模擬實際交通事故過程，以明確事故過程中各參與方的運動狀態，這種事故責任判定的處理方式正越來越受到認可。

在道路交通領域中，交通事故再現模擬研究較為成熟。學者們對事故再現模擬研究中涉及的事故現場圖構建、汽車輪胎動力學模型、碰撞過程解析模型和碰撞過程三維模擬技術等內容進行了大量研究，尤其是對汽車碰撞的過程解析模型研究較多。劉志強等基于不確定度理論研究了二輪車與汽車碰撞車速計算，通過數值計算和PC-Crash模擬實驗驗證了計算模型的有效性。張健等采用矩陣理論方法分析汽車碰撞模型中碰撞前車速和力學參數誤差的相互關系，并通過實例分析給出了采用不同坐標系的碰撞模型中力學參數誤差的范圍。Zou等研究了交通事故再現模擬結果的不確定性，分析了上下界方法和有限差分方法與響應面方法應用于仿真結果不確定性分析的優缺點。Buck等人采用三維模型、多層螺旋CT和核磁共振成像技術進行道路交通事故模擬分析，研究了交通事故中車輛行駛方向的確定、車輛損壞的傷害相關性和事故發展評估等問題。可以看出，道路交通事故的再現模擬研究成果較多，研究較為系統全面。

水上交通事故再現是指船舶發生交通事故后，利用事故船舶上所采集到的航行狀態數據(如航向、航速、船位等)，結合計算機仿真技術，將事故發生過程進行二維或三維的再現模擬，讓人們以直觀的方式了解事故發生的全過程。目前，水上交通事故再現模擬研究，尤其是船舶碰撞事故再現研究，一直是國內外水上交通事故分析的重要研究方向，并且已經取得了一定研究成果。針對水上交通事故再現模擬，目前研究較多的是基于計算機仿真技術的研究、基于有限元分析方法的研究等。基于計算機仿真技術，利用VDR和AIS等設備采集的數據對事故前后船舶的航向和航跡等狀態信息進行三維或者二維模擬。利用船舶操縱模擬器，采用實操實驗反復推演事故過程，獲得事故過程的模擬。有限元分析方法的研究基于事故發生時的氣象水文數據和船舶航行數據，采用數值模擬方法對事故過程進行數值仿真。毛喆對水上交通事故再現模擬現有的方式進行分析，指出應將基于計算機仿真技術的方法和基于有限元分析的方法相結合來研發二維或三維的水上交通事故再現模擬軟件，構建類似于道路交通領域的事故再現模擬軟件PC-Crash等用于輔助水上交通事故分析和責任判定。在此基礎上，毛喆還提出應該建立水上交通事故時空數據庫，結合數據挖掘等理論方法，以更好地輔助事故分析。目前，國內外還沒有成熟的水上交通事故再現模擬分析軟件用于事故的分析。因此，有必要開展這方面的研究，來提高我國水上交通事故分析和責任判定的水平。