[发明专利]一种基于D‑S证据理论的海洋环境安全评估方法

说明书

技术领域

本发明属于信息处理技术领域，具体涉及一种基于D-S证据理论对多种海洋环境要素数据进行融合，实现对海洋环境安全评估的基于D-S证据理论的海洋环境安全评估方法。

背景技术

近年来，随着对海洋开发的重视，各种新的技术和手段被用于海洋环境观测和数据获取，由此积累了大量的海洋环境要素数据。海洋环境要素数据是能够反映海洋环境状态的基本物理因素，它们对船舶航行的安全性、经济性等都有重大的影响。如何更加有效地利用这些数据，用于辅助船舶航行正逐渐成为研究的热点。

海洋环境要素种类繁多，其中对船舶航行影响较大的要素主要有海流、潮流、风浪、涌浪和海风。海流、潮流会影响船舶的航行速度，顺流时可以增加船舶的航行航速，逆流时会使船舶的航行速度降低。此外，海流也会使船舶产生漂流现象，不利于船舶的停泊。风浪、涌浪容易使船舶偏离航线，造成碰撞、触礁等海上事故。大的风浪还会使船舶发生强烈的摇摆现象，不仅影响船舶航速、航向的控制，而且也会大大降低船舶的操纵性和稳定性，使船体和船上的货物受到严重的损害。船舶航行时如果不能很好地规避大的风浪，则容易被风浪袭击造成沉船事故。海风是影响船舶在大海中航行最为重要的环境因素，顺风航行可增加船舶的航行速度，减少其航行时间，逆风航行则迫使船舶加速前进，浪费燃料。当风力很大的时候，船舶的受损程度会非常严重，更为严重时还会有翻船的危险。

由上可知，恶劣的海洋环境会增加船舶航行的危险性，不利于船舶安全航行，严重时容易引发海上事故，造成不可估计的损失。因此，对海洋环境安全状况进行评估是非常有必要而且有意义的。目前，在海洋环境安全评估方面常用的方法有评分法、神经网络法、概率风险法、灰色关联法和模糊综合法。评分法采用评价因素分数求和的方式计算评价结果，很难客观地反映实际情况。神经网络法有其固有缺陷，如初始化参数的选取、需要大量的训练样本等问题。概率风险法是一种有效的评价方法，但其方法过于复杂，实现起来有一定的难度。灰色关联法和模糊综合法不仅有客观数据为评价依据，而且还有专家对各个评价指标的主观意见作参考，能够很好地给出综合评价结果，但有的时候由于评价指标多、分析层次多会导致计算量比较大，计算过程更为复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有方法的不足，根据海洋环境要素的特点，提出了一种为决策者充分利用有利的海洋环境，避开危险的海洋环境提供科学依据，提高船舶在大海中航行的安全性和经济性的基于D-S证据理论的海洋环境安全评估方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于D-S证据理论的海洋环境安全评估方法，包括：

(1)计算机获取海洋环境要素值，通过计算输出各个海洋环境要素的基本概率赋值:

(1.1)确定海洋环境安全等级的识别框架：

将海洋环境安全等级划分为很安全、较安全、一般安全、较危险、很危险5个安全等级，分别用θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅进行表示，则海洋环境安全等级的识别框架Θ＝{θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅}；

(1.2)划分海洋环境要素安全等级区间：

根据海洋环境要素自身的安全属性，划分海洋环境要素在识别框架下的安全等级区间；

(1.3)根据海洋环境要素值的大小，计算对应的安全等级的基本概率赋值：

当海洋环境要素值属于安全范围内，对应的安全等级的基本概率赋值m(θ_i)为：

当海洋环境要素值属于危险范围内，安全等级的基本概率赋值m(θ_i)为：

其中，θ_i为海洋环境要素值所对应的安全等级，i＝1或2,…,或n，x是某时刻某位置的海洋环境要素值，safe是该海洋环境要素的安全范围，dangerous是该海洋环境要素的危险范围，d_s为最小危险等级临界值，d_c为最大危险等级临界值，a，b为该海洋环境要素值所对应的安全等级的区间端点，λ是调节参数，用来保证m(θ_i)∈[0,1]，这里取λ＝b-a；

(1.4)将其余安全等级的基本概率赋值m(θ_p)初始化为0，p＝1,2,…,n，但p≠i；

(1.5)计算不确定信息的基本概率赋值：