一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术适用于船舶航行技术领域，提供了一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质，包括：获取第一船舶的障碍区相关参数；根据第一船舶的障碍区相关参数，确定第一船舶的速度障碍区；获取第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；根据第一船舶的速度矢量、第二船舶的速度矢量以及第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。本发明专利技术通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质
本专利技术属于船舶航行
，尤其涉及一种碰撞危险度确定方法、装置、设备以及可存储介质。
技术介绍
随着海洋资源的开发和利用以及海上贸易的繁荣，海上碰撞一直是影响船舶航行安全的重要问题。船舶碰撞事故不仅造成了巨大的生命财产损失，而且对海洋生态环境造成了灾难性的破坏。虽然国际海事组织(IMO)制定了国际海上避碰规则(COLREGs)，以指导不同会遇环境下的避碰操作，但是海上人员通过自身的操作完全遵守COLREGs规则并不容易。在多目标的复杂海上环境中，船员很难快速地做出正确的判断。在我国对于船舶避碰领域的研究比较晚，但是目前在碰撞危险度评估方面也有许多的成果。1998年姚杰提出利用模糊逻辑推算船舶碰撞危险度的方法。2010年大连海事大学的徐向阳等人通过模糊综合评价分析最近会遇距离(DCPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)，从而判断船舶海上航行的安全性。2016年哈尔滨工程大学的赵宇欣等人利用证据推理(ER)理论对遇到障碍物时的碰撞风险进行评估，并对可能发生的碰撞及时发出预警。而国外关于船舶碰撞危险度的研究相对更加成熟。在2013年Tam等人在研究船舶避碰路径规划中采用数学建模的方式评估碰撞危险度。2016年Gang等人将支持向量机和模糊综合评价两种方法进行结合，研究出一种适合海员的危险度评估方法。LopezSantander在2017年采用线性回归的方法对判断船舶出现航行危险的相关因素进行了分析和归纳。以上所述的大多数计算船舶危险度的方法更多的是基于DCPA和TCPA两个因素，但是DCPA和TCPA本身存在一定的限制。DCPA/TCPA忽略了目标船的航向和方位，此外，假设船舶有一个较大安全距离(能见度差情况下)，那么意味着可能很快船舶间的距离会小于安全距离，但TCPA可能会是一个很长的时间值。这造成了TCPA与实际情况不相关。此外依赖DCPA/TCPA的航海员可能会对何时采取避碰行为产生疑问。由此可见，现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种碰撞危险度确定方法，旨在解决现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种碰撞危险度确定方法，包括：获取第一船舶的障碍区相关参数；根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。本专利技术实施例的另一目的在于一种碰撞危险度确定装置，包括：障碍区相关参数获取单元，用于获取第一船舶的障碍区相关参数；速度障碍区确定单元，用于根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；速度矢量获取单元，用于获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；以及危险度确定单元，用于根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。本专利技术实施例的另一目的在于一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述碰撞危险度确定方法的步骤。本专利技术实施例的另一目的在于一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述碰撞危险度确定方法的步骤。本专利技术实施例提供的碰撞危险度确定方法，通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本专利技术通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；图2为本专利技术实施例提供的基于船舶领域的四种安全标准示意图；图3为本专利技术实施例提供的四分数船舶领域示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；图5为本专利技术实施例提供的速度障碍法示意图；图6为本专利技术实施例提供的结合船舶领域的速度障碍法示意图；图7为本专利技术实施例提供的船舶领域和DCPA/TCPA示意图；图8为本专利技术实施例提供的又一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；图9为本专利技术实施例提供的再一种碰撞危险度确定方法的实现流程图；图10为本专利技术实施例提供的在本船相对坐标下的目标船舶领域的侵入预测示意图；图11为本专利技术实施例提供的验证场景示意图；图12为本专利技术实施例提供的一种碰撞危险度确定装置的结构示意图；图13为本专利技术实施例提供的速度障碍区确定单元的结构示意图；图14为本专利技术实施例提供的危险度确定单元的结构示意图；图15为本专利技术实施例提供的危险度确定模块的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了解决现有的船舶间碰撞危险度确定方法存在对于危险度的判断精确性低，容易造成延迟行动的错误指令的问题，本专利技术实施例通过获取第一船舶的障碍区相关参数，并根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区，进而根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；本专利技术通过预先确定船舶周围的障碍区，利用障碍区的优势对速度障碍法进行相应改进，建立了一种新的碰撞危险度确定方法，并进一步验证了该碰撞危险度确定方法的合理性，从验证结果中可以看到，该碰撞危险度确定方法具备实用价值，为后续优化设计多目标避碰路线奠定了基础。图1示出了本专利技术实施例提供的一种碰撞危险度确定方法的实现流程，为了便于说明，仅示出与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：在步骤S101中，获取第一船舶的障碍区相关参数。在本专利技术实施例中，所述障碍区相关参数包括船舶本身参数信息以及船舶运动参数信息，其中船舶本身参数信息包括但不限于船舶长度信息以及船舶操纵能力的进距和旋回初径等船舶参数信息等，而船舶运动参数信息包括但不限于船舶所在位置信息、船舶速度信息、船舶航向信息等。在步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碰撞危险度确定方法，其特征在于，包括：/n获取第一船舶的障碍区相关参数；/n根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；/n获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；/n根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。/n

【技术特征摘要】
1.一种碰撞危险度确定方法，其特征在于，包括：
获取第一船舶的障碍区相关参数；
根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区；
获取所述第一船舶的速度矢量与第二船舶的速度矢量；
根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。


2.根据权利要求1所述的碰撞危险度确定方法，其特征在于，所述第一船舶的障碍区相关参数包括第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息；
所述根据所述第一船舶的障碍区相关参数，确定所述第一船舶的速度障碍区的步骤，包括：
根据所述第一船舶长度值、第一船舶操纵能力的进距值和旋回初径值以及所述第一船舶的位置信息和航向信息，确定所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值；
根据所述第一船舶的四元数船舶领域的半径值，确定所述第一船舶的速度障碍区。


3.根据权利要求1所述的碰撞危险度确定方法，其特征在于，所述根据所述第一船舶的速度矢量、所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度的步骤包括：
根据所述第一船舶的速度矢量以及船舶中心点，确定中心线；
根据所述第一船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定第一边界线与第二边界线；
根据所述第二船舶的速度矢量以及所述第一船舶的速度障碍区，确定分割线；
根据所述第二船舶的速度矢量到所述切割线与所述中心线的交点以及所述切割线分别与所述第一边界线、第二边界线的交点之间的距离，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。


4.根据权利要求3所述的船舶间危险度确定方法，其特征在于，所述根据所述第二船舶的速度矢量到所述切割线与所述中心线的交点以及所述切割线分别与所述第一边界线、第二边界线的交点之间的距离，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度的步骤，包括：
判断所述第二船舶的速度矢量是否处于所述中心线的上方；
当所述第二船舶的速度矢量处于所述中心线的上方时，则根据所述第二船舶的速度矢量到所述切割线与所述中心线的交点以及所述切割线与所述第一边界线的交点之间的距离，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度；
当所述第二船舶的速度矢量不处于所述中心线的下方时，则根据所述第二船舶的速度矢量到所述切割线与所述中心线的交点以及所述切割线与所述第二边界线的交点之间的距离，确定所述第一船舶与所述第二船舶之间的碰撞危险度。


5.一种碰撞危险度确定装置，其特征在于，包括：
障碍区相关参数获取单元，用于获取第一船舶的障碍区相关参数；
速度障碍区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红波，赵毅，李金鑫，赵巍，张展硕，周正，王岩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22