[发明专利]基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法

权利要求书

1.一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：为了提高航海模拟环境的真实性和航海安全性，提出的模型中考虑了船的安全航速和距离；通过多元线性回归分析对安全速度进行回归；通过冰的阻力计算公式对冰的厚度、浓度在船的速度和加速度上的影响进行分析，从而进一步提高模型的预测精度和模拟航海环境的真实性。具体过程包括以下步骤：

步骤一：获取需要进行多艘船跟随行为模型模拟的航行速度和航行距离数据，还有航行过程中冰的厚度、浓度等信息；

步骤二：根据获取的航行速度信息和冰厚度、浓度等信息，回归分析得到船在冰区航行的安全速度；

步骤三：对冰区的冰对船的阻力情况进行等式分析，对冰的阻力和船航行的速度、冰的厚度等因素进行仿真分析，从而得到冰对船的阻力和船航行速度、冰的厚度等因素之间的关系；

步骤四：提取步骤三中的冰对船的阻力，将阻力的数据代入牛顿第二定律当中，将船的质量通过船的长度、宽度、吃水深度等信息求解得到的也代入牛顿第二定律的公式中得出阻力加速度；

步骤五：建立在冰区航行的多船跟随行为模型，然后通过验证误差对比仿真结果；

步骤六：依据船在下一时刻的实际航行速度和模型预测的下一时刻的航行速度进行对比，并分析误差。

2.根据权利要求1所述的一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：所述的船航行历史数据是指数据的采集时间先于预测时刻的距离、速度、冰况等数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：获取的船航行的历史数据是以10s为时间间隔的速度采样数据，预测时段为10s。

4.根据权利要求1所述的一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：步骤二中的安全速度的回归分析关系式定义如下：

IN＝C_aIM_a+C_bIM_b+...+C_nIM_n

V_max＝0.1291IN³-0.6946IN²+1.0329IN+12.1071

其中C_a表示a类型冰的浓度，IM_a表示a类型冰的冰乘数，IN表示冰数，也就是船在冰覆盖的水域中安全能力。V_max表示最大可以航行的速度，也就是安全速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：冰对船的航行阻力的定义如下：

上述等式中，σ_f表示冰的弯曲强度，h表示冰的厚度，v表示船的速度，M表示船的质量，B表示船的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种基于冰区破冰船护航的多船跟随运动学方法，其特征在于：采用历史前一时刻的航行速度作为模型输入数据，当前时刻的航行速度作为验证速度，从而得到预测速度和实际速度的对比仿真图。