[發明專利]一種商船航行智能避碰方法

在審

• 申請號: 202110461193.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113204239A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 魏立橋;肖遙;徐斌
• 申請（專利權）人: 武漢海蘭鯨科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 武漢江楚智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 42228
• 代理人: 鄧寅杰

本發明涉及船舶航運領域，尤其涉及一種商船航行智能避碰方法，其不同之處在于，包括以下步驟：步驟1：獲取雷達、AIS和電子海圖數據；步驟2：初始化參數，并判斷目標是否進入檢測范圍；步驟3：判斷目標是動態障礙物、靜態障礙物或目標點；步驟4：轉向角度選擇；步驟5：一定時間間隔后進入新一次迭代，重復以上步驟。本發明能夠實時獲取環境信息并規劃建議航向，輔助航行決策。

技術領域

本發明涉及船舶航運領域，尤其涉及一種商船航行智能避碰方法。

背景技術

在2020年《智能船舶規范》中明確指出：智能航行系統指利用先進感知技術和傳感信息融合技術等獲取和感知船舶航行所需的狀態信息，并通過計算機技術、控制技術進行分析和處理，為船舶的航行提供決策建議。通常情況下，船舶的避讓會默認采用保速轉向的處理方式，僅在船舶無法通過轉向避讓目標時才會考慮減速讓行。目前船舶避碰領域常用的避碰方法可分為三大類：基于數理模型的算法，基于人工智能相關的算法，混合智能系統?；跀道砟Ｐ偷乃惴ㄊ菍h境和動態船舶進行數學或者物理建模，具有求解的確定性優點，部分算法未能考慮海圖環境的構建(不能考慮靜態障礙物)，未能考慮避碰規則或考慮不充分，傳統的人工勢場法存在局部最小值，目標點不可達問題；基于人工智能的方法存在對規則考慮不充分，數據獲取困難，無法保證實時性等問題；混合智能系統例如綜合性的仿人智能系統通常局限于開闊水域，且對于直航船義務的遵守有待優化；綜上所述，在避讓與復航的過程中，如何保證實時性，在同時避讓多個動靜態障礙物的情形下，考慮規則并給出合理的建議航向是智能航行中真實存在的問題。

鑒于此，為克服上述技術缺陷，提供一種商船航行智能避碰方法成為本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種商船航行智能避碰方法，能夠實時獲取環境信息并規劃建議航向，輔助航行決策。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為：一種商船航行智能避碰方法，其不同之處在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取雷達、AIS和電子海圖數據；

步驟2：初始化參數，并判斷目標是否進入檢測范圍；

步驟3：判斷目標是動態障礙物、靜態障礙物或目標點；

步驟4：轉向角度選擇；

步驟5：一定時間間隔后進入新一次迭代，重復以上步驟。

按以上技術方案，所述步驟3中，若目標為動態障礙物，對動態障礙物進行參數計算，判斷當前態勢為無危險階段、協商避讓階段或緊急避讓階段。

按以上技術方案，所述步驟3中，若目標為靜態障礙物，對靜態障礙物進行參數計算，得到本船前方勢場值，并獲取相關的勢能值。

按以上技術方案，所述步驟3中，若目標為目標點時，對目標點進行參數計算，得到目標點的引力值。

按以上技術方案，所述步驟4中，若僅存在動態障礙物，且當前態勢為協商避讓階段或緊急避讓階段，根據協商避讓階段受到的右行斥力或緊急避讓階段收到的左行、右行斥力，結合目標點的引力，得到其合力，所述合力方向即為所選擇的轉向角度方向。

按以上技術方案，所述步驟4中，若僅存在靜態障礙物，則判斷本船前方勢場值是否大于設定閾值，如大于設定閾值，則朝向低勢能方向轉向最大轉向角，所述最大轉向角為30°～35°。

按以上技術方案，所述步驟4中，若動態障礙物和靜態障礙物同時存在，則判斷動態障礙物和靜態障礙物是否位于同側，如處于同側則轉向角度選擇最大轉向角避讓(向另一側)；如處于非同側則優先避讓靜態障礙物再避讓動態障礙物，先避讓靜態障礙物時，朝向低勢能方向轉向最大轉向角；再避讓動態障礙物時，按上述方案的計算合力，并按合力方向選擇轉向角度。特殊情況下，轉向方向不符合國際規則的，不給出建議，與它船協商避讓。