[发明专利]一种关联避让行为的船舶碰撞危险及危险度评估方法

摘要

本发明公开一种关联避让行为的船舶碰撞危险及危险度评估方法，建立船舶潜在危险评判阈值SDA量化模型、船舶潜在危险评判模型、船舶碰撞危险度评判阈值模型、初始参考船判定模型，通过所建立的模型对会遇局面和避让方案进行避让效果预测。若避让效果处于安全、次安全或欠安全等级则说明避让方案可行，若处于不安全则启动紧迫危险协调避让方案。通过上述方法，本发明既可以对当前会遇态势下本船采取措施的紧迫程度进行评估，又可以对PIDVCA决策算法形成的避让决策的避让效果进行评估，以确保本船安全避让。采用客观和主观相结合，通过船舶相对运动矢量几何图解分析，综合考虑实际会遇场景，关联改向避让行为，使最终避让决策更加安全经济科学。

主权项

1.一种关联避让行为的船舶碰撞危险及危险度评估方法，基于PIDVCA相关基础模型及算法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1.建立船舶碰撞危险及危险度评判阈值概念及其量化模型S1‑1.建立船舶潜在危险评判阈值SDA量化模型定义安全会遇距离最大值SDA_max、临界安全会遇距离SDA_L和碰撞临界距离SDA_min，建立船舶潜在危险评判阈值SDA模型；其中，SDA_L＝SDA_min+SM_min，SDA_L定义为两船不采取避让措施且能够通过时的最小容忍距离，通过问卷调查获取，SM_min是两船会遇时安全通过时边缘最小富余量，是从SDA_L中提取的驾驶员对危险感受度的主观成分，根据实际会遇情况对SM_min进行个性化调整，使得SDA_L阈值呈现个性化设置；SDA_max＝SDA_L+SM_C，其中SM_C为改向避让操纵余量；S1‑2.船舶潜在碰撞危险评判模型以临界安全会遇距离SDA_L作为潜在碰撞危险评判阈值，建立船舶潜在碰撞危险评判模型如下：DCPA[i]<SDA_L and TCPA[i]>0其中，DCPA[i]为与目标船i的会遇距离；TCPA[i]为与目标船i的会遇时间；S1‑3.建立船舶碰撞危险度评判阈值模型定义一般危险临界距离Dis对应最佳初始施舵时机Tisd(SDA_max)、紧迫局面最大临界距离Dcqs对应最晚施舵时机的临界最小值Tln_min(SDA_max)、紧迫局面最小临界距离Dcqs’对应最晚施舵时机的最小值Tln_min’(SDA_L)以及紧迫危险临界距离Did对应最晚施舵时机的最大值Tln_max(SDA_min)，通过船舶相对运动矢量几何图解分析，对《规则》中的一般危险、紧迫局面和紧迫危险进行合理量化，构建船舶碰撞危险度评判阈值模型：(1)碰撞危险度评判：当Dcqs<R<Dis或Tisd(SDA_max)<0且Tln>Tln_min(SDA_max)时，其危险度评判等级为一级；当Dcqs’<R<Dcqs或Tln∈{Tln_min(SDA_max),Tln_min’(SDA_L)}时，其危险度评判等级为二级；当Did<R<Dcqs’或Tln∈{Tln_min’(SDA_L),Tln_max(SDA_min)}时，其危险度评判等级为三级；当R>Did或Tln<Tln_max(SDA_min)时，其危险度评判等级为四级；其中R为两船当前距离，Tln为最晚施舵时机；(2)避让效果安全等级预测：当DCPA_n>＝SDA_max，避让方案的安全等级为安全；当SDA_L<＝DCPA_n<SDA_max，避让方案的安全等级为次安全；当SDA_min<＝DCPA_n<SDA_L，避让方案的安全等级为欠安全；当DCPA_n<SDA_min，避让方案的安全等级为不安全；其中DCPA_n为与碰撞危险度最大的初始避让重点船或初始避让参考目标船的会遇距离；S1‑4.建立初始参考船判定模型针对多危险船会遇局面，按照初始参考目标船确定避碰方案，通过定义初始施舵时机Tisr，提出以Tisr作为衡量多目标船碰撞危险度大小的依据，其值愈小，碰撞危险度愈大，其初始参考目标船的判定依据为：MinTisr[n]＝min{Tisr[i]}其中n指碰撞危险度最大的初始避让重点船或初始避让参考目标船，N为危险目标船的总数量，i的取值为1至N之间的整数；步骤S2.船舶碰撞危险及危险度评估S2‑1.通过船舶潜在危险评判模型判断本船是否存在碰撞危险，若是，则转S2‑2；S2‑2.通过船舶碰撞危险度评判阈值模型对本船当前碰撞的危险度进行评判，判断是否错过最佳施舵时机，若否，则根据最佳施舵时机及改向幅度确定避让方案，并转S2‑4；若是，则得出当前危险度评判等级，并转S2‑3；S2‑3.根据当前会遇情景判断两船会遇还是多船会遇局面，若是两船会遇局面，根据施舵时机为零确定避让方案，并转S2‑4；若是多船会遇局面，通过初始参考船判定模型，根据初始施舵时机Tisr以及MinTisr[n]＝min{Tisr[i]}确定避让重点船，形成初始避让方案，并按初始避让方案执行，通过船舶潜在危险评判阈值量化模型判断是否构成新危险，若是，转S2‑2；若否，转S2‑4；S2‑4.通过船舶碰撞危险度评判阈值模型对避让方案进行避让效果预测，若避让效果等级为安全、次安全或欠安全等级，则说明避让方案可行，输出避让方案；若避让效果等级为不安全，则执行紧迫协调避让方案。