[发明专利]基于船联网条件下的多船跟随行为模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于船联网条件下的多船跟随行为模拟方法。该方法建立的模型考虑了船联网和邻近船舶动态信息对当前船舶的影响。同时结合对船的速度、距离的影响建立的模型。首先从数据库中读取需要的关于船航行的记录，然后对数据进行分析，导出船队航行的有关条件和相关方程解析，最后根据提出的新模型预测出结果。该模型可以对跟随行为中速度的情况获得较高的预测精度，并且通过稳定性分析也可以知道该模型可以提高船队航行的稳定性。同时该模型可以用于船实际运行的仿真软件的模拟理论基础。

技术领域

本发明涉及船安全航行仿真技术和船舶航行速度预测等技术领域，具体涉及一种在船联网下的多船跟随模型的建立。

背景技术

波罗地海域是一个相对繁忙的海上交通点，也是重要的经济贸易发展方式，冬季航行是一个相对较为危险的时间，数据分析表明冬季航行是所有报告数据中发生事故最多的，也是最典型的。随着航运的不断发展，多艘船跟随模型的研究显得举足轻重，而在现如今通信发达的时代，通信在船队安全航行中也是不可或缺的。研究出符合船队在联网情况下的航行模型对建立仿真模拟软件的理论打下坚实的基础，同时也能减少船舶碰撞事故的发生，这也是研究和讨论的重点问题。

船舶安全航行主要是三个方面：人为因素，环境因素和船舶因素。人为因素占大概80％，人为因素的影响主要在于航海船员采取的航行方式。该方式包括：航行角度，航行速度，航行距离等。在通信的情况下，船员依据已知信息提前做出反应。因此，船员操作质量可以提高。例如，当前船发送减速的信息给跟随船时，跟随船接收到信息后执行减速的反应时间会减少。这样可以及时的避免碰撞情况的发生。

现有模型大致分为三类。第一类模型考虑了在内河的船舶跟随情况。第二类模型从两船碰撞频率的角度出发得出限制的频率范围内的两船之间跟随航行所需保持的安全距离。第三类主要从船的跟随模型的角度出发，该模型保持船的安全航行并且可以运用在软件技术中，后两类模型有个共同的特点是两艘船之间的护航行动的建模，预测的范围有限，再多的船只模型就无法使用，但是航行时往往不只一艘船跟随着第一艘船，而且三类模型都没有考虑通信的情况。考虑通信的情况下船舶模型更加完善。

发明内容

为了克服上述背景技术介绍中存在的不足，本发明在于提供了一种基于船联网条件下的多船跟随行为模拟方法，解决传统模型无法预测通过船联网进行通信的情况下的多艘跟随船航行状态的问题。通过对其他船跟随模型的学习结合船在联网航行的真实情况，提高模型对多艘船在联网航行的能力。而后，通过AIS数据的研究，从而进一步提高模型的预测精度以便于能有效的运用在仿真软件中。

实现本发明目的的技术解决方案为一种在船联网下的多船跟随模型预测船的安全航速，包括如下步骤：

步骤一：获取需要进行船队航行的航行速度、航行距离、船舶的规格等信息；

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；

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。

进一步地，所述的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：所述的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、速度等数据，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。

进一步地，所述的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：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。