[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

本發明公開了一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，該方法包括以下步驟：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；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；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。本發明方法為定量評估船舶智能航行避碰效能提供了理論和工程依據。

技術領域

本發明涉及船舶智能化技術，尤其涉及一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法。

背景技術

船舶智能航行是指利用先進的信息感知技術和信息融合技術感知和獲取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，為船舶的航行提供航速和航路優化方案以及自動避碰的決策建議，并在一定的條件下自動執行，使船舶能夠在開闊水域、狹窄水道、進出港口，靠離碼頭等不同航行場景和復雜環境條件下實現自主航行。具備自主航行能力的船舶能夠根據感知和獲得的航行場景信息進行分析決策，按預定航線控制推進和操縱系統，并能按《1972年國際海上避碰規則》要求實施避碰決策和操作，在與其他船舶會遇時，本船應該正確判斷會遇局面以及是否有碰撞危險，如果有碰撞危險并且本船是讓路船的情況下，本船應該按照避碰規則的要求采取避讓措施，避免船舶之間碰撞。

現階段國內、外還沒有一套較為成熟的、針對智能航行中自動避碰的驗證評估方法，導致智能船舶在正式投入運營之前需要在真實環境下進行密集的、長時間的反復實船測試，并根據測試結果、結合相關國際、國內水上交通法律、法規同步進行自動避碰功能的修改和完善，整個驗證評估過程長、修改完善難度大。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種船舶智能航行避碰效能驗證評估方法，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。

按上述方案，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；