[发明专利]一种模糊四元船舶安全领域模型及船舶避碰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模糊四元船舶安全领域模型及应用该模型的船舶避碰方法。

背景技术

近年来随着全球经济贸易飞快发展、全球海运船队规模不断扩大，船舶碰撞事故发生率也随之增加。因此，确定船舶安全航行领域为进行海上交通模拟以及研究船舶碰撞危险的重要一环。

20世纪六七十年代，日本的加藤[1]提出船舶航行安全领域的概念至今，研究者提出了各种不同形状、大小的船舶航行安全领域模型，如：文献[2]提出的“横截面积”模型是由前后两个半椭圆拼合而成，由船舶操纵参数和航行速度等决定；文献[3][4]提出了一种复杂的六边形船舶领域模型，用船速和船舶回旋参数确定各边尺寸，该模型使得避碰情况下的船舶便于采用进化算法对其航迹进行优化，但其复杂程度较高，物理意思较含糊，不便于理解和实际应用；[5]结合船舶转向性能等因素给出几种情况下船舶领域边界的量化方法，船舶的操纵性能在该方法中得到体现，但模型尺寸与影响因素之间的函数关系是人为给定的一种粗略的估算公式。综上可知，虽然现代船舶领域有着广泛的研究并且在船舶航行危险评估、船舶避碰、模拟航运交通、确定最佳航迹方面有着主要的作用。但是，始终无法形成一个统一的模型，造成上述问题的主要原因有：（1）不同的航行环境的因素导致产生不同形状、大小的模型；（2）大多数的模型都按照统计数据或模拟实验的方法形成；（3）现有的模型都易于理解，但却很难被应用到实际中去。

参考文献如下：

[1]Y.EujiiandK.Tanaka.Trafficcapacity[J].JournalofNavigation,1971,24:543-552.

[2]K.KijimaandY.cFurukawa.Automaticcollisionavoidancesystemusing theconceptofblockingarea[C],//ProceedingofIFACConferenceonManoeuvring andControlofMarineCraft.2003:123-128

[3]SMIERZCHALSIR,MICHALEWICZZ.Modellingofashiptrajectory incollisionatseabyevolutionaryalgorithm[J].IEEETransactiononEvolutionary Computation,2004,4(3):227-241.

[4]SMIERZCHALSIR.On-linetrajectoryplanningincollisionsituationat seabyevolutionarycomputationexperiments[C]C//ProceedingofIFACConference onComputerApplicationinMarineSystem.Glasgow,UK:ElsevierScience,2001:84-89.

[5]郭志新.船舶领域边界的量化分析[J].武汉造船,2001(S1):63-64.

[6]NingWang,XianyaoMeng.AUnifiedAnalyticalFrameworkforShip Domans[J],JournalofNavigation(2009),62,643-655.

[7]刘绍满，王宁.船舶领域研究综述[J].大连海事大学学报,2011。

发明内容

针对以上问题的提出，本发明提出了一种模糊四元船舶安全领域模型，其特征在于：该模型由参数Q和k决定，参数Q由四个方向半径决定，方向半径分为：R_fore(r),R_aft(r),R_starb(r),R_port(r)；其中，R_fore(r),R_aft(r)分别为四元船舶领域纵向半径（R_lon）的前、后半径；R_starb(r),R_port(r)分别为四元船舶领域横向半径（R_lat）的左、右半径；

随着r值的不同，模糊四元船舶安全领域模型的边界为多个由这四个方向半径所围成的封闭曲线组合而成，其函数表达如下：

FQSD_k(r)＝{(x,y)|f_k(x,y;Q(r))≤1,k≥1}