[發明專利]用于海域非循跡航行船舶的會遇時空預測方法及系統

在審

• 申請號: 202210258741.4
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114690772A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 徐中明;朱俊;成志遠;游皖景;陳東;陸煒
• 申請（專利權）人: 江蘇恒澄交科信息科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李柏柏

本發明涉及一種用于海域非循跡航行船舶的會遇時空預測方法，包括使用二次函數對過去的運動軌跡曲線進行擬合，得到目標船舶將來的運動軌跡曲線；使用二次函數對三組坐標進行擬合，得到三條關于待會遇船舶的船體、船頭和船尾的將來運動軌跡曲線；模擬目標船舶和待會遇船舶以當前航速和航向同時沿著各自的將來運動軌跡曲線航行，實時記錄目標船舶和待會遇船舶的船頭的最近距離、目標船舶和待會遇船舶的船尾的最近距離以及各自的航行時間，取兩個最近距離中的最小值作為兩船會遇的最近距離，此時兩船在各自的將來運動軌跡曲線上的坐標即兩船的會遇地點，航行時間即會遇時間。本發明具有不需要提前獲知航線信息就能夠預測出船舶會遇地點和時間的優點。

技術領域

本發明涉及船舶智能航行技術領域，尤其是指一種用于海域非循跡航行船舶的會遇時空預測方法及系統。

背景技術

近年來，得益于人工智能理論的高速發展，與人們生活息息相關的汽車、船舶等交通工具的智能化水平不斷地提升。在水運交通領域，船舶智能化對于船長、水手等船上工作人員而言，不僅協助操控船舶，減輕工作壓力，更是提供了一個高效、安全的工作環境；對于海事執法部門而言，船舶智能化減少了水運事故的發生，提高了執法效率，為平安水運提供了保障。在船舶智能化算法中，預測船舶會遇時空的方法是重中之重，如何能夠在復雜的水運交通和船舶航線未知的情況下實現該方法對技術人員而言是一項挑戰。

現有技術專利號為CN111897326A的發明專利提出一種基于循跡航行的自主駕駛船舶避碰時機確定方法，其缺點在于需要提前獲取航線信息，無法應對非循跡航行的船舶；專利號為CN111275084A的發明專利提出一種基于K近鄰算法的會遇船舶碰撞危險類別確定方法和裝置，其缺點在于只能判斷會遇船舶的碰撞危險類別，無法預測會遇船舶的會遇地點和時間；專利號為CN112885151A的發明專利提出了一種融合幾何解析與數據挖掘的船舶碰撞風險預警方法，其缺點在于只能給出碰撞風險值，無法預測碰撞的地點和時間。

綜上所述，目前迫切需要提出一種不需要提前獲知航線信息就能夠預測出船舶會遇地點和時間的方法。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術存在的問題，提出一種用于海域非循跡航行船舶的會遇時空預測方法及系統，其具有不需要提前獲知航線信息就能夠預測出船舶會遇地點和時間的優點。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于海域非循跡航行船舶的會遇時空預測方法，包括以下步驟：

建立待會遇船舶的離散運動控制模型；

獲取過去固定時間內目標船舶的航行信息，得到目標船舶過去的運動軌跡曲線，基于該運動軌跡曲線估計出其平均船速作為目標船舶的當前船速，并使用二次函數對過去的運動軌跡曲線進行擬合，得到目標船舶將來的運動軌跡曲線；

獲取待會遇船舶的船體、船頭和船尾的相對坐標，根據所述離散運動控制模型計算得到所述待會遇船舶在將來固定時間內的船體、船頭和船尾的三組坐標，并使用二次函數對三組坐標進行擬合，得到三條關于待會遇船舶的船體、船頭和船尾的將來運動軌跡曲線；

模擬目標船舶和待會遇船舶以當前航速和航向同時沿著各自的將來運動軌跡曲線航行，實時記錄目標船舶和待會遇船舶的船頭的最近距離、目標船舶和待會遇船舶的船尾的最近距離以及各自的坐標和航行時間，取兩個最近距離中的最小值作為兩船會遇的最近距離，此時兩船在各自的將來運動軌跡曲線上的坐標即兩船的會遇地點，航行時間即會遇時間。

在本發明的一個實施例中，所述待會遇船舶的離散運動控制模型如下：

x_k＝f(x_k-1,u_k,v_k,w_k),k＝1,2,…,K；