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原文传递一种船舶辅助避碰方法与系统

专利名称：	一种船舶辅助避碰方法与系统
摘要：	本发明公开了一种船舶辅助避碰方法和系统，其中所述方法包括：获取所述船舶的自身信息以及当前环境信息，所述当前环境信息包括风速和潮流速度；基于所述船舶的自身信息以及当前环境信息，采用第一路径规划策略确定第一航行路径；基于AIS接收器和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第一时间阈值内存在碰撞风险时，启动雷达子系统，并采用第二路径规划策略；基于所述雷达子系统和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第二时间阈值内存在碰撞风险时，采用第三路径规则策略。本发明根据不同的场景，结合不同设备的功能和数据，做出更合理的航行决策，保障船员和船舶的安全，提高航行的安全性和效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉华风电子工程有限公司
发明人：	鄢来舫;李进华;童博;王辉;陈平;吴熙;王坤;段晋鄂;熊绪安;王晓翠;许易斌;彭凯;李静
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311065884.4
公开号：	CN117111606A
代理机构：	武汉信诚嘉合知识产权代理有限公司
代理人：	孟志
分类号：	G05D1/02;B63B79/40;B63B79/15;G01S13/86;G01S13/937;G;B;G05;B63;G01;G05D;B63B;G01S;G05D1;B63B79;G01S13;G05D1/02;B63B79/40;B63B79/15;G01S13/86;G01S13/937
申请人地址：	430070 湖北省武汉市东湖新技术开发区汤逊湖北路38号国测科技总部空间3栋1层01室
主权项：	1.一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S101、获取所述船舶的自身信息以及当前环境信息，所述当前环境信息包括风速和潮流速度；步骤S102、基于所述船舶的自身信息以及当前环境信息，采用第一路径规划策略确定第一航行路径；步骤S103、基于AIS接收器和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第一时间阈值内存在碰撞风险时，启动雷达子系统，并采用第二路径规划策略；步骤S104、基于所述雷达子系统和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第二时间阈值内存在碰撞风险时，采用第三路径规则策略；步骤S105、在成功避让后，再次执行步骤S101。 2.如权利要求1所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述船舶的自身信息包括航向、航速、吃水深度、当前航路点坐标和目标航路点坐标。 3.如权利要求1所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述第一路径规则采用动态规划算法。 4.如权利要求3所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述第一路径规则采用动态规划算法具体包括：步骤S1031、假设有N个航路点，第i个航路点的经度为Li，纬度为Bi，第i个航路点到第j个航路点的距离为Dij(i,j＝1,2,...,N)，状态变量f(i,v,θ)表示从起点出发，以航速v、航向θ到达第i个航路点的最短时间，其中v和θ分别表示船舶的航速和航向；步骤S1032、根据船舶航行的物理模型和动态规划的思想，可以得到状态转移方程： f(i,v,θ)＝min{f(k,v,θ)+Dik/V(v,θ,d,w,u)}，其中k＝1,2,...,N；其中，V(v,θ,d,w,u)表示船舶在航速v、航向θ、吃水d、风速w、潮流速度u下的航速，Dik表示从第i个航路点到第k个航路点的距离；步骤S1033、在起点处，船舶航速为v0，航向为θ0，可以设置初始状态为： f(1,v0,θ0)＝0；步骤S1034、当船舶到达终点时，状态变量达到最终状态，终止状态可以定义为： min{f(N,v,θ)}，其中v和θ表示船舶的航速和航向；步骤S1035、在状态转移方程中，决策变量为船舶的航速和航向。 5.如权利要求4所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述步骤S1032具体包括：基于状态转移方程f(i,v,θ)＝min{f(k,v,θ)+Dik/V(v,θ,d,w,u)}，其中k＝1,2,...,N；则V(v,θ,d,w,u)＝V0+KT-KW–KU；其中V0是船舶在静水中的最大航速，KT是舵角影响系数，KW是风力影响系数，KU是潮流影响系数，KT、KW、KU换算为与航速相同的单位；根据船舶的物理模型，可以得到船舶的运动方程： dx/dt＝V(v,θ,d,w,u)cos(θ)； dy/dt＝V(v,θ,d,w,u)sin(θ)；其中，dx/dt和dy/dt分别表示船舶在x轴和y轴上的速度，cos(θ)和sin(θ)分别表示船航向的x和y方向分量；则从第i个航路点到第k个航路点的距离可以表示为： Dik＝sqrt(xk–xi)2+(yk–yi)2)；其中，xi和yi分别是第i个航路点的经度和纬度，xk和yk分别是第k个航路点的经度和纬度；最终，状态转移方程表示如下： f(i,v,θ)＝min{f(k,v,θ)+sqrt(xk–xi)2+(yk–yi)2)/(V0+KT-KW–KU)}；其中，k＝1,2,...,N，N表示航路点的总数。 6.如权利要求4所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，采用枚举法或搜索法，确定使状态变量最小的船舶航速和航向。 7.如权利要求1所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述第一时间阈值大于第二时间阈值。 8.如权利要求1所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述第二路径规划策略包括：当所述船舶为顺风方向航行时，则向对端船舶发出提醒信号。 9.如权利要求8所述的一种船舶辅助避碰方法，其特征在于，所述第三路径规则策略包括：主动改变所述船舶自身航速或航向。 10.一种船舶辅助避碰系统，其特征在于，包括：获取模块，其用于获取所述船舶的自身信息以及当前环境信息，所述当前环境信息包括风速和潮流速度；路径确定模块，其用于基于所述船舶的自身信息以及当前环境信息，采用第一路径规划策略确定第一航行路径；第一预警模块，其用于基于AIS接收器和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第一时间阈值内存在碰撞风险时，启动雷达子系统，并采用第二路径规划策略；第二预警模块，其用于基于所述雷达子系统和ECDIS子系统，检测到在所述第一航行路径下第二时间阈值内存在碰撞风险时，采用第三路径规则策略。