[發明專利]一種基于改進頭腦風暴優化算法的船舶避碰智能決策方法

在審

• 申請號: 202210922740.5
• 申請日: 2022-08-02
• 公開（公告）號: CN115620558A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 薛晗;胡穩才
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02;G06N3/006;G06F18/23213
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 羅恒蘭

本發明涉及一種基于改進頭腦風暴優化算法的船舶避碰智能決策方法，其首先獲取電子海圖數據與船舶航行水域其他船舶的航行狀態數據、以及船舶與海上風電場的空間相對位置關系；然后確定船舶之間的會遇關系；并通過自適應地更新產生新個體的觸發閾值，搜索出避碰效果最好的船舶轉向角度與船舶轉向后的航行時間；將計算得出的最佳避碰轉向角度和轉向航行時間，以禁止船舶向風電場一側操舵避讓為優化子目標之一，能夠滿足在海上風電場附近水域的通航安全。本發明通過改進頭腦風暴優化算法，加快搜索到全局最優解，提高決策的有效性和速度。

技術領域

本發明涉及船舶控制技術領域，具體涉及一種基于改進頭腦風暴優化算法的船舶避碰智能決策方法。

背景技術

近年來，為減少船舶碰撞事故的發生，多種船舶助航設備已被安裝船舶上，包括全球定位系統(Global Position System,GPS)、電子海圖顯示與信息系統(ElectronicChartDisplay and Information System,ECDIS)、自動識別系統(AutomationIdentificationSystem,AIS)、船舶雷達。為給船舶駕駛人員提供更為定量的船舶避碰決策支持，研究人員提出船舶避碰路徑規劃方法。

現有避碰方法為智能搜索，存在容易陷入局部最優解、耗時等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于改進頭腦風暴優化算法的船舶避碰智能決策方法，其通過改進頭腦風暴優化算法，加快搜索到全局最優解，提高決策的有效性和速度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于改進頭腦風暴優化算法的船舶避碰智能決策方法，其包括以下步驟：

步驟1、獲取電子海圖數據和船舶航行水域附近其他船舶的航行狀態數據；以及獲取船舶與海上風電場的空間相對位置關系；

步驟2、根據對船舶之間運動趨勢的判斷，對船舶之間是否發生相遇做出判斷，確定船舶之間的會遇關系；

步驟3、搜索出避碰效果最好的船舶轉向角度與船舶轉向后的航行時間，生成初始解，每個個體對應于初始解，包括轉角x₁和恢復時間x₂。

所述步驟3具體包括：

2)生成初始種群；

每個個體用s_k＝(x₁,x₂)表示，第一個參數是船舶的轉角x₁，第二個參數是船舶轉彎后的航行時間x₂；

2)用K-means聚類法將個體分為C個聚類,記錄每個聚類的聚類中心；

3)產生在區間(0，1)之內的隨機數r₁,如果r₁p_a,則隨機選擇一個聚類中心,并用隨機生成的個體替換它；其中，p_a為給定常數值。

4)產生在區間(0，1)之內的隨機數r₂；如果r₂p_b,則隨機選擇一個概率為p_i的類；產生在區間(0，1)之內的隨機數r₃,若r₃p_c,則選擇該類中心,并加上隨機值,產生新個體；否則當r₃p_c,隨機選擇該類中的個體,加隨機值更新；其中，p_b和p_c為給定常數值。