[發明專利]基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法、系統和介質

在審

• 申請號: 202210049034.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114462822A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張笛;韓吉如;吳達;張金奮;張弛
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚鵬

1.一種基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集預設冰區上船舶的航行數據和海冰數據，所述船舶包括跟馳船舶和破冰船舶；

根據所述航行數據和所述海冰數據構建船舶航行風險模型，所述船舶航行風險場模型包括破冰船風險場模型和海冰風場險場模型；

獲取船舶的跟馳距離和航行速度；

根據所述跟馳距離、所述航行速度和所述破冰船風險場模型確定當前跟馳船舶對應的破冰船風險場勢能，以及根據所述跟馳距離、所述航行速度和所述海冰風場險場模型確定當前跟馳船舶對應的海冰風險場勢能；

根據北極航行船舶跟馳模型、所述當前跟馳船舶的最小安全跟馳距離和所述破冰船風險場模型確定所述當前跟馳船舶的可接受碰撞風險勢能，以及根據海冰運動速度、航道寬度、所述當前跟馳船舶的最大海冰密集度和所述海冰風場險場模型確定所述當前跟馳船舶的可接受冰困風險勢能；

根據所述破冰船風險場勢能、所述海冰風險場勢能、所述可接受碰撞風險勢能和所述可接受冰困風險勢能對所述當前跟馳船舶進行風險預警。

2.根據權利要求1所述的一種基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法，其特征在于，所述根據所述破冰船風險場勢能、所述海冰風險場勢能、所述可接受碰撞風險勢能和所述可接受冰困風險勢能對所述當前跟馳船舶進行風險預警，包括：

當所述破冰船風險場勢能大于所述可接受碰撞風險勢能，生成第一提示信息，所述第一提示信息用于提示所述當前跟馳船舶遠離破冰船舶；

當所述破冰船風險場勢能小于等于所述可接受碰撞風險勢能且所述海冰風險場勢能小于等于所述可接受冰困風險勢能，生成第二提示信息，所述第二提示信息用于提示所述當前跟馳船舶保持當前航速；

當所述海冰風險場勢能大于所述可接受冰困風險勢能，生成第三提示信息，所述第三提示信息用于提示所述當前跟馳船舶加速靠近破冰船舶。

3.根據權利要求1所述的一種基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法，其特征在于，所述根據所述航行數據和所述海冰數據構建破冰船風險場模型，包括：

根據所述航行數據和所述海冰數據構建公式(1)的破冰船風險場模型：

其中，公式(1)中表示位于x_b處破冰船ib形成的風險場在點x_j處場強，方向從點x_b指向點x_j；表示根據所述航行數據和所述海冰數據確定的破冰船的碰撞風險系數；為點x_b到點x_j的向量，為的模，k₁是待定參數。

4.根據權利要求3所述的一種基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法，其特征在于，所述根據所述航行數據和所述海冰數據構建海冰風場險場模型，包括：

根據所述航行數據和所述海冰數據構建如公式(2)的海冰風場險場模型：

其中，公式(2)中表示t時刻位于點a處的海冰風險場在點j處的場強，方向從點x_a指向點x_j；為點x_a到點x_j的向量，為的模；k₂是待定參數；c_a(t)為t時刻x_a處海冰風險場的海冰密集度，c_a(t)＝2v_icet/W_ib，v_ice為冰航道內海冰運動速度(m/s)，W_ib為破冰船寬度。

5.根據權利要求4所述的一種基于破冰船護航的船舶航行風險預警方法，其特征在于，所述根據所述跟馳距離、所述航行速度和所述破冰船風險場模型確定當前跟馳船舶對應的破冰船風險場勢能，包括：

根據所述跟馳距離、所述航行速度和所述破冰船風險場模型，采用公式(3)確定當前跟馳船舶對應的破冰船風險場勢能：

其中，公式(3)中為x_b處破冰船ib在x_j處的場強；表示當前跟馳船舶j的碰撞風險系數；為點x_b到點x_j的向量，為的模，k₁是待定參數。