[发明专利]基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法

说明书

本发明涉及自主驾驶船舶避碰技术领域，提供一种基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法，包括以下步骤：S1、当自主驾驶船舶行驶在复杂航行环境的集群中时，获取自主驾驶船舶所处集群的基本信息。S2、根据集群的基本信息，采用投影寻踪模型，确定集群内相对自主驾驶船舶每一个其他船舶的信息在最优投影方向上的投影特征值，并根据每一个其他船舶信息的最优投影特征值，确定自主驾驶船舶的重点避让船舶，以使自主驾驶船舶执行避碰操作。能够充分利用高维数据中的所有信息，提高确认重点避让船舶的准确性。

技术领域

本发明涉及自主驾驶船舶避碰技术领域，尤其涉及一种基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法。

背景技术

多船相遇时，正确地确定重点避让船是避碰时机决策和避碰行为决策的基础。如何建立一个科学、合理的重点避让船确认模型，一直是智能船舶避碰决策与控制系统研究领域的重点和难点。

目前，国内外专家学者普遍采用碰撞危险度作为确定重点避让船的主要依据，即将碰撞危险度作为会遇双方碰撞可能性大小的度量，具体为：采用模糊数学、神经网络、基于自适应神经网络的模糊推理等方法，综合考虑最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)以及船舶间距离等因素对碰撞危险度的影响，建立重点避让船确认模型。但是现有中依据碰撞危险度确定重点避让船的方法是建立在数据总体服从正态分布的假定基础上的，在实际情况中有许多数据不满足正态假定，因此采用碰撞危险度作为确定重点避让船的依据与航海实际情况有一定的差距，准确性差。

因此，亟需一种基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法。能够充分利用高维数据中的所有信息，提高确认重点避让船舶的准确性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种基于投影寻踪法的自主驾驶船舶重点避让船舶的确认方法，包括以下步骤：

S1、当自主驾驶船舶行驶在复杂航行环境的集群中时，获取自主驾驶船舶所处集群的基本信息。

S2、根据集群的基本信息，采用投影寻踪模型，确定集群内相对自主驾驶船舶每一个其他船舶的信息在最优投影方向上的投影特征值，并根据每一个其他船舶信息的最优投影特征值，确定自主驾驶船舶的重点避让船舶，以使自主驾驶船舶执行避碰操作。

作为本发明方法的一种改进，自主驾驶船舶所处集群的基本信息包括集群内每一个船舶的位置信息、航速信息和航向信息。

作为本发明方法的一种改进，根据集群的基本信息，采用投影寻踪模型，确定集群内相对自主驾驶船舶每一个其他船舶的信息在最优投影方向上的投影特征值，包括：根据集群的基本信息，获得集群内相对自主驾驶船舶每一个其他船舶的指标数据；对每一个其他船舶的指标数据进行预处理，获得每一个其他船舶的标准化指标数据；根据每一个其他船舶的标准化指标数据，采用投影寻踪模型，确定集群内每一个其他船舶的指标数据在最优投影方向上的投影特征值。

作为本发明方法的一种改进，指标数据包括自主驾驶船舶最近会遇距离DCPA和最近会遇时间TCPA；指标数据还包括自主驾驶船舶与每一个其他船舶的船间距、航速比、方位角、相对航向和DCPA最小安全变化量中的一种或多种。

作为本发明方法的一种改进，对每一个其他船舶的指标数据进行预处理，包括：对越大越优型指标数据，做处理；对越小越优型指标数据，做处理；其中，多指标样本集{e(i,j)∣i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,n}，m为其他船舶的数量，n为指标的数量；e_max(j)为第j个指标的最大值。