[发明专利]基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统和方法

说明书

本发明涉及基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统和方法，该多船协同避碰系统和方法应用于智能船舶的先进技术领域；该系统包括岸基控制中心、沿海岸线布设的岸基雷达子系统和位于智能船舶上的船舶感知子系统，其中，将船舶感知子系统和岸基雷达子系统感知的监测数据进行融合以生成融合数据，以及将融合数据发送给岸基控制中心；岸基控制中心通过对融合数据进行分析处理以监测待监测海域内的船舶是否存在碰撞危险，并在监测到待监测海域内的船舶存在碰撞危险时根据智能船舶的航行状况和普通船舶的航行状况生成避碰指令，以及将避碰指令发送给智能船舶，以便智能船舶根据避碰指令对自身航向和航速进行控制、局部航线优化、编队处理。

技术领域

本发明涉及智能船舶避碰领域，特别涉及一种基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统。

背景技术

随着国民经济的增长，人工智能和数字通信技术的快速发展，航运事业中关于无人驾驶船舶(即智能船舶)的研发越来越受到更多人的关注。航运事业的发展，同样带来了船舶数量和海域交通密度以及危险货物装载量的不断增加，海损事故也时有发生，严重威胁船舶航行安全和海洋生态环境。航运界在对智能船舶翘首以待的同时，对其航行安全也提出了担忧。无人驾驶船舶在一定程度上冲击着人员操作为基础的水域通航秩序，甚至可能威胁整个航运安全。

目前已有的船舶雷达一般都是船载设备，主要用于海域内环境扫测，但是船用雷达容易出现失真的现象，而且受周围雨雪、波浪等杂波的干扰比较严重。另外，在部分沿海港口布设岸基雷达，是为了对港口附近海域内的人工操作船舶实时监控，对其海洋交通动态监测，该岸基雷达只实现了对部分海域内船舶的动态监视功能，无法对大范围海域船舶的航行动态实现智能监测和控制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统，其基于岸基雷达和船舶自身感知系统，通过多个岸基雷达实现对船舶航行信息的数据监测，和感知系统对海域内船舶航行态势监测，将多源数据传递给岸基控制中心，通过对数据的分析整理，根据碰撞危险度评估标准对智能船舶作出避碰决策方案。

根据本发明的一种基于岸基雷达面向智能船舶的多船协同避碰系统，包括岸基控制中心、沿海岸线布设的岸基雷达子系统和位于智能船舶上的智能船舶感知子系统，岸基控制中心与岸基雷达子系统之间、岸基控制中心与智能船舶感知子系统之间、智能船舶感知子系统与岸基雷达子系统之间进行无线通信，其中，

智能船舶感知子系统对自身智能船舶信息、周围环境信息和普通船舶信息进行监测以生成第一监测数据，并将第一监测数据发送给岸基雷达子系统；

岸基雷达子系统对待监测海域内的所有船舶信息和环境信息进行监测以生成第二监测数据，并将第二监测数据与第一监测数据进行融合以生成融合数据，以及将融合数据发送给岸基控制中心；

岸基控制中心通过对融合数据进行分析处理以监测待监测海域内的船舶是否存在碰撞危险，并在监测到待监测海域内的船舶存在碰撞危险时根据智能船舶的航行状况和普通船舶的航行状况生成避碰指令，以及将避碰指令发送给智能船舶，以便智能船舶根据避碰指令对自身航向和航速进行控制。

作为本技术方案的进一步优选的：岸基控制中心对融合数据进行分析处理以计算待监测海域内船舶之间的安全会遇距离和船舶密集程度，并根据安全会遇距离和船舶密集程度监测待监测海域内的船舶是否存在碰撞危险。

作为本技术方案的进一步优选的：安全会遇距离根据以下公式计算：

z₀＝aσ_x

其中，z₀为安全会遇距离，a为会遇距离系数，且根据船舶相遇发生碰撞的概率计算得到，σ_x为均方差，且σ_x＝0.008L²+0.084L，L为船舶长度。