[发明专利]基于船联网条件下的多船跟随行为模拟方法

权利要求书

1.一种基于船联网条件下的多船跟随行为模拟方法，其特征在于：为了提高船实际运行的稳定性和安全性，模型中考虑了通信的情况和船队航行过程中前船和后船对当前船的影响；通信技术采用长距离无线通信，长距离无线通信技术是一种低功耗的长距离传输，传输频率为433MHZ，传输距离最远达15km，可实时通信获取数据，AIS提供的数据作为模型可靠性分析的基本因素；使用数据进行稳定性和预测精确度分析，从而进一步提高模型的预测精度和仿真软件模拟的真实性；船航行历史数据是指数据的采集时间先于预测时刻的距离、速度数据，获取的船航行的历史数据是以10s为时间间隔的速度采样数据；具体过程包括以下步骤：

步骤一：获取需要进行船队航行的航行速度、航行距离、船舶的规格信息；

步骤二：根据步骤一获取的信息，通过回归分析得到船队航行的安全速度；

步骤三：通过对船联网方式的分析，得到船舶在通信条件下受到的影响；

步骤四：建立在船联网条件下的多船跟随行为模型，建立在船联网下的多艘船的跟随模型，BLI-OVCM模型，定义如下：

v_n(t+T)＝pV_F(△x_n(t))+(1-p)V_B(△x_n-1(t))+λ△v_n(t)T+γ[V(△x_n(t))-V(△x_n(t-τ))]T-a_iT，

p表示当前航海操作员对前方船的关注度，1-p表示后船对当前船的影响程度，t和T表示时间，V(△x_n(t))-V(△x_n(t-τ))表示最优速度根据时间调整的差值项，τ表示记忆时间步长，γ表示最优速度随记忆时间步长改变的敏感系数，表示通信对模型的影响项，λ表示系数，V_F(△x_n(t))表示前船对当前船的影响的最优速度，V_B(△x_n-1(t))表示后船对当前船的影响的最优速度，a_i表示船航行受到的阻碍的加速度，△x_n-1(t)＝x_n(t)-x_n-1(t)表示当前船和后船之间的距离差，d_c表示每两艘船之间的安全距离；

步骤五：依据建立的跟随模型，对模型的稳定性进行解析和仿真分析；

步骤六：根据船在下一时刻的实际航行速度和模型预测的下一时刻的航行速度进行对比，并分析误差，误差分析计算公式如下：

其中v_obs,i代表实际船舶在时间i的航行速度，v_model,i代表模拟仿真的船舶在时间i航行的速度，n代表共选取测试数据的个数。