[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

摘要

本发明公开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：Rfore(r),Raft(r),Rstarb(r),Rport(r)；其中，Rfore(r),Raft(r)分别为四元船舶领域纵向半径（Rlon）的前、后半径；Rstarb(r),Rport(r)分别为四元船舶领域横向半径（Rlat）的左、右半径；r为模糊化实际距离的参数，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，由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种模糊四元船舶安全领域模型和船舶避碰方法，形成了一个统一的安全领域框架，可以直观得到一个确定的船舶安全区域，结合避碰几何模型，可以有效提前警示相关船舶展开避碰动作，有效的保证了海上航行的安全性。

主权项

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：Rfore(r),Raft(r),Rstarb(r),Rport(r)；其中，Rfore(r),Raft(r)分别为四元船舶领域纵向半径（Rlon）的前、后半径；Rstarb(r),Rport(r)分别为四元船舶领域横向半径（Rlat）的左、右半径；r为模糊化实际距离的参数，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：FQSDk(r)＝{(x,y)|fk(x,y;Q(r))≤1,k≥1}其中， f k ( x , y ; Q ( r ) ) = ( 2 x ( 1 + sgnx ) R fore - ( 1 - sgnx ) R aft ( r ) ) k + ( 2 y ( 1 + sgny ) R start ( r ) - ( 1 - sgny ) R port ( r ) ) k Q(r)＝{Rfore(r),Raft(r),Rstarb(r),Rport(r)}，0 R i ( r ) = ( ln 1 r ln 1 r 0 ) 1 k R i , i ∈ { fore , aft , starb , port } , 选取r0=0.5；定义：FQSDk(r0)＝QSDk，其中QSDk由下式确定：QSDk＝{(x,y)|fk(x,y;Q)≤1,Q＝{Rfore,Raft,Rstarb,Rport},k≥1}；其中边界函数fk如下： f k ( x , y ; Q ) = ( 2 x ( 1 + sgnx ) R fore - ( 1 - sgnx ) R aft ) k + ( 2 y ( 1 + sgny ) R start - ( 1 - sgny ) R port ) k 其中： sgnx = 1 , x ≥ 0 - 1 , x < 0 , sgny = 1 , y ≥ 0 - 1 , y < 0 , Q为方向半径，决定模型的大小，k决定模型的形状；Q的估计公式为 R fore = ( 1 + 1.34 k AD 2 + ( k DT / 2 ) 2 ) L R aft = ( 1 + 0.67 k AD 2 + ( k DT / 2 ) 2 ) L R starb = ( 0.2 + k AD ) L R port = ( 0.2 + 0.75 k AD ) L 其中L为本船船长，kAD,kDT分别由下式确定： k AD = A D / L = 10 0.35911 gVown + 0.0952 k DT = D T / L = 10 0.54411 gVown - 0.0795 , AD,DT分别表示船舶进距和回转半径，Vown表示本船船速。