[發明專利]一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法

在審

• 申請號: 202110687309.2
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113436466A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 魏沁祺;王興眾;李莉麗;劉立坤;李宙恒
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;李丹

1.一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設置待評估船的位置、速度和航向，設計模擬船的位置、速度和航向；

2)通過待評估船應用的自動避碰算法計算出兩船的相對距離、安全會遇距離SDA、DCPA、最小會遇時間TCPA；

3)通過待評估船應用的自動避碰算法根據計算結果判斷待評估船和模擬船是否形成交叉會遇局面，并進一步判斷是否存在碰撞危險；若存在碰撞危險，則依次進行如下步驟：判斷是否要采取避碰行動；確定采取避碰行動的時機；確定避讓行動的方式；當兩船駛過讓清時復航；否則，重新返回步驟1)，重新設置待評估船的以及模擬船的位置、速度和航向；

4)根據步驟3)中的過程獲得整個避碰流程中的各項評價指標數據數值，所述評價指標數據如下：安全航速、局面判斷、碰撞危險判斷、責任判斷、避碰行動方式、避碰行動時機、避碰幅度、避碰過程、避碰效果、復航、號燈號型顯示、行動聲號；

對于指標數據中的“局面判斷”、“碰撞危險判斷”、“責任判斷”、“避碰行動方式”、“號燈號型顯示”、“行動聲號”，根據待評估船應用的自動避碰算法采用的避碰行為的內在邏輯關系判斷執行是否正確，如果正確賦值為1，否則賦值為0；

計算評價指標數據中的安全航速、避碰行動時機、避碰幅度、避碰過程、避碰效果、復航；

5)根據步驟4)中評價指標數據和對應預設的權值，實現對船舶智能航行避碰效能的驗證。

2.根據權利要求1所述的船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，其特征在于，所述步驟4)評價指標中避碰行動時機計算方式如下：

考慮兩船距離和TCPA，建立適合船舶避碰考核評估的行動時機隸屬度函數，采取行動時兩船距離和TCPA的權重及標準值為預設值；

μ(t)＝μ(t_tcpa)×ω₁+μ(t_dis)×ω₂

其中，t、d分別為避碰行動時TCPA及兩船距離，t_s、d_s分別為行動時TCPA及兩船距離的標準值，k₁、k₂分別為TCPA和兩船距離的隸屬度參數，μ(t_tcpa)和μ(t_dis)分別為TCPA和兩船距離的隸屬度函數，ω₁、ω₂分別為TCPA和兩船距離隸屬度函數的權重，μ(t)為行動時機評價指標的隸屬度函數。

3.根據權利要求1所述的船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，其特征在于，所述步驟4)評價指標中安全航速評價指標計算方式如下：

安全航速的標準值為經驗值；

其中，v_sp為安全航速操作值，μ(v_sp)為安全航速隸屬度函數，v_s為安全航速標準值，k為隸屬度參數。

4.根據權利要求1所述的船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，其特征在于，所述步驟4)評價指標中避碰幅度的計算如下：

其中，μ(Δ)是避碰幅度隸屬度函數，Δ為避碰行動的幅度，Δ_min和Δ_max分別是行動幅度允許的最小值與最大值，c是調整參數。

5.根據權利要求1所述的船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，其特征在于，所述步驟4)評價指標中避碰過程的計算如下：

其中，為轉至預定航向所經歷的航向改變的次數，為第i次航向變化符合避碰規則中小幅度含義的標志量，和分別為避碰規則中小幅度含義的最小值與最大值，j為統計航向的時間間隔，k為隸屬度參數。