[发明专利]一种船舶避碰决策方法

说明书

本发明公开了一种船舶避碰决策方法，该方法包括：通过获取本船与目标船的相关信息，利用代数法计算船舶之间的DCPA和TCPA；再将DCPA与TCPA作为数据输入，采用模糊综合评判确定船舶碰撞危险度(CRI)；综合考虑船舶航行的安全性与经济性，建立基于转向幅度与航行时间的避碰决策模型，利用粒子群‑遗传优化算法能够有效地提高收敛精度和加速全局寻优的速度的特点，当CRI≥0.5时，获得让路船在全局范围内的最佳转向幅度及在新航向上所需的航行时间。本发明的技术方法可以为船舶驾驶人员提供一定的避碰决策参考，有助于提升船舶驾驶员在机器辅助下的避碰决策化水平。

技术领域

本发明涉及船舶智能避碰决策技术，尤其涉及一种船舶避碰决策方法。

背景技术

船舶碰撞是水路运输过程中最为常见的一种事故类型。近年来，船舶碰撞事故仍时有发生。而船舶智能避碰决策是《智能船舶发展行动计划(2019-2021年)》中的八大关键技术之一，为解决船舶避碰问题，许多专家学者将启发式算法应用到船舶避碰决策研究中。如细菌觅食算法(Bacterial Foraging Algorithm，BFA)、人工鱼群算法(Artificial FishSwarm Algorithm，AFSA)、免疫粒子群算法(Immune Particle Swarm Algorithm，IPSA)、拟态物理学优化算法(Artificial Physics Optimization Algorithm，APOA)、社会情感优化算法(Social Emotional Optimization Algorithm，SEOA)、模拟退火算法(SimulatedAnnealing，SA)等。而粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)与遗传算法(Genetic Algorithm，GA)是经常被使用的启发式算法，但粒子群算法在计算函数极值时，常常出现早熟现象，导致求解函数极值存在一定的误差。而遗传算法对于函数寻优采用选择、交叉、变异的操作，直接以概率化的寻优方法将目标函数作为搜索信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种船舶避碰决策方法，能够为船舶驾驶人员提供避碰决策参考，提升船舶驾驶员在机器辅助下的避碰决策化水平，减少由于人为失误造成的碰撞事故。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶避碰决策方法，包括以下步骤：

1)获取本船与目标船的航行相关信息，并计算最近会遇距离(DCPA)与最近会遇时间(TCPA)的数值；所述航行相关信息包括航向、航速、相对距离和相对速度；

2)根据本船与目标船的航行相关信息，结合船舶运动与避碰的数学模型，分析船舶会遇情况，若存在会遇可能，转步骤3)，否则转入步骤1)；所述船舶会遇情况包括：交叉相遇、追越、对遇；

3)根据DCPA与TCPA计算本船与所有会遇的目标船的CRI值，确定重点避让船并结合COLREGs的要求，分析船舶之间的避让责任，如果本船是直航船，则进行保向保速，如果本船是让路船，则转步骤4)；

4)当船舶之间的CRI超过设定阈值时，根据建立的避碰模型，求解避碰路径；

所述避碰模型如下：

避碰的目标函数模型为：

minf(x)＝0.6f₁+0.2f₂+0.2f₃