【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海事船舶航行领域，尤其是涉及一种构建船舶追越决策概率模型的方法及程序产品。
技术介绍
1、随着航运业的繁荣发展，各类海事事故的发生频率急剧增大，船舶追越作为海上常见的会遇局面，危险的追越行为是发生碰撞事故的重要诱因。智能船舶是未来船舶发展的必然方向，其中船舶自主航行技术仍旧在不断的探索和研究中，船舶追越是船舶自主航行研究的重要环节。
2、现有技术中，缺乏基于船舶运动趋势，动态分析出船舶追越的最佳时机，也未将不同船舶的驾驶特点纳入进来，总体而言，缺乏有效的判断船舶追越决策的方法。为了进一步规范船舶追越行为，保障船舶航行安全，本专利技术提出一种直航道船舶追越决策概率模型，本方法不仅能为多种类型的船舶在海上航行时的追越行为提供参考方案，还可以分析船舶最佳追越时机，进而最小化船舶的追越风险，应用于船舶的智能航行算法研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种构建船舶追越决策概率模型的方法及程序产品。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种构建船舶追越决策概率模型的方法，包括以下步骤：
4、步骤1、选定研究区域并建立静态坐标系，从中筛选出追越船和被追越船的ais数据并清洗数据；
5、步骤2、将船舶经纬度坐标转换为平面直角xy坐标，以被追越船为中心，追越船与被追越船的纵向间距为半径划定圆形动态追越空间，在设定时间的间隔内从所述ais数据中筛选动态
6、步骤3、根据所述船舶信息计算追越船追越时的停车冲程、倒车冲程、反应距离以及静止距离，并以此计算追越船应保持的安全纵向间距，根据船舶的长度确定安全横向间距；
7、步骤4、根据船舶信息、安全纵向间距和安全横向间距，采用二维高斯分布构建被追越船和动态追越空间内的其他船舶对追越船的相对势能场；
8、步骤5、根据当前时刻的船舶信息以及所述相对势能场计算下一设定的时间间隔内船舶的运动趋势，分析船舶间距的变化情况，得到追越船的追越意图、纵向追越允许空间以及左右舷追越允许空间；
9、步骤6、根据所述追越意图、纵向追越允许空间及左右舷追越允许空间构建船舶追越决策概率模型，当所述船舶追越决策概率模型的值最大时，追越船的追越安全度最高。
10、所述安全纵向间距根据前船停船距离、后船反应时间内行驶距离、后船制动距离以及两船停止时纵向间距确定，采用如下公式表示：
11、
12、其中，为安全纵向间距，sj为前船停船距离，s′i为后船反应时间内行驶距离，si为后船制动距离，sm为两船停止时纵向间距。
13、所述前船停船距离与后船制动距离均由所述停车冲程或者倒车冲程决定，采用如下公式表示：
14、si＝β1sd+β2st；
15、sj＝β1sd+β2st；
16、其中，si为后船制动距离，sj为前船停船距离，β1、β2是船舶驾驶员采取紧急停船和常规停船的偏向性，β1+β2＝1，st为船舶停车冲程，sd为船舶倒车冲程。
17、所述安全横向间距与船舶的长度的关系包括：当采用如下公式表示：h≥l时，追越时无明显船间效应，为安全横向间距；h＝0.8l时，追越时影响船舶航向；h≤0.5l时，追越时严重危害船舶追越安全；其中，li为追越船船长，lj为被追越船船长。
18、所述二维高斯分布采用如下公式表示：
19、
20、
21、其中，l为被追越船舶长度；为安全纵向间距；b为被追越船舶宽度；h为安全横向间距；x0为被追越船舶位置横坐标值；y0为被追越船舶位置纵坐标值；σx为被追越船舶横向扩展空间特征参数；σy为被追越船舶纵向扩展空间特征参数。
22、所述追越船的追越意图由实际速度和理想速度的比值决定，采用如下公式表示：
23、
24、其中，pv(t)为追越意图的值，表示在t时刻船舶的实际速度，表示驾驶员的理想速度。
25、所述纵向追越允许空间根据所述安全纵向间距确定，采用如下公式表示：
26、
27、其中，pga(t)为纵向追越允许空间的值，sij*(t)为安全纵向间距，sij(t)为实际纵向间距。
28、所述左右舷追越允许空间由相对势能场的最小距离与动态追越允许空间的半径决定，采用如下公式表示：
29、pc(t)＝max(pp(t),ps(t))；
30、其中，pc(t)为左右舷追越允许空间的值，pp(t)为左舷追越允许空间，ps(t)为右舷追越允许空间，dp(t)为追越船与被追越船舶左舷的相对势能场间的最小距离，ds(t)为追越船与被追越船舶右舷的相对势能场间的最小距离，r(t)为动态追越允许空间的半径。
31、所述船舶追越决策概率模型由所述追越意图、纵向追越允许空间及左右舷追越允许空间的乘积决定，采用如下公式表示：
32、p(t)＝pv(t)*pga(t)*pc(t)；
33、其中，p(t)为船舶追越决策概率模型的值，pv(t)为追越意图的值，pga(t)为纵向追越允许空间的值，pc(t)为左右舷追越允许空间的值。
34、第二方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述中任一所述方法的步骤。
35、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
36、1、本专利技术基于船舶的操纵性能对船舶追越时的静态信息和动态信息进行了分析，在考虑驾驶员激进性和航行安全性的基础上绘制船舶相对势能场，作为船舶追越的边界条件。除此之外在船舶横向间距计算上考虑船吸现象，代入船体数据，使得追越横向间距更加安全。
37、2、本专利技术划定了船舶追越的动态空间，在筛选得到动态空间内的船舶信息和特征值之后，分析所筛选出的船舶在设定的时间间隔t内的航行趋势，可以更加清晰的观察追越局面下相邻船舶的航行状态。
38、3、本方法不仅能为多种类型的船舶在海上航行时的追越行为提供参考方案，还可以分析船舶最佳追越时机，进而最小化船舶的追越风险，应用于船舶的智能航行算法研究。
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1.一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述安全纵向间距根据前船停船距离、后船反应时间内行驶距离、后船制动距离以及两船停止时纵向间距确定，采用如下公式表示：
3.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述前船停船距离与后船制动距离均由所述停车冲程或者倒车冲程决定，采用如下公式表示：
4.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述安全横向间距与船舶的长度的关系包括：当采用如下公式表示：H≥L时，追越时无明显船间效应，为安全横向间距；H＝0.8L时，追越时影响船舶航向；H≤0.5L时，追越时严重危害船舶追越安全；其中，Li为追越船船长，Lj为被追越船船长。
5.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述二维高斯分布采用如下公式表示：
6.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述追越船的追越意图由实际速度和理
7.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述纵向追越允许空间根据所述安全纵向间距确定，采用如下公式表示：
8.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述左右舷追越允许空间由相对势能场的最小距离与动态追越允许空间的半径决定，采用如下公式表示：
9.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述船舶追越决策概率模型由所述追越意图、纵向追越允许空间及左右舷追越允许空间的乘积决定，采用如下公式表示：
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-9中任一所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述安全纵向间距根据前船停船距离、后船反应时间内行驶距离、后船制动距离以及两船停止时纵向间距确定，采用如下公式表示：
3.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述前船停船距离与后船制动距离均由所述停车冲程或者倒车冲程决定，采用如下公式表示：
4.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述安全横向间距与船舶的长度的关系包括：当采用如下公式表示：h≥l时，追越时无明显船间效应，为安全横向间距；h＝0.8l时，追越时影响船舶航向；h≤0.5l时，追越时严重危害船舶追越安全；其中，li为追越船船长，lj为被追越船船长。
5.根据权利要求1所述的一种构建船舶追越决策概率模型的方法，其特征在于，所述二维...
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