[发明专利]破冰船护航下的船舶间距离实时确定系统及方法

权利要求书

1.一种破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集船舶航行区域的海冰环境数据以及破冰船和被护航船的船舶信息，根据极地冰域航行系统，计算船舶在特定冰情下的船舶建议速度；

2)根据船舶航行速度的历史数据，提取破冰船护航下的船舶航行速度分布，得到拟合的速度分布；

3)建立船舶跟驰间距仿真模型，计算最短安全跟驰距离D；

4)根据测距装置测得的实时跟驰距离d，将其与仿真输出的最短安全跟驰距离D比较，根据比较的结果进行预警；

若最短安全跟驰距离D大于实际跟驰距离d，被护航船减速以远离破冰船；

若最短安全跟驰距离D等于实际跟驰距离d，被护航船保持航速

若最短安全跟驰距离D小于实际跟驰距离d，被护航船加速以靠近破冰船。

2.根据权利要求1所述的破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，所述步骤1)中，船舶建议速度计算方法如下：

根据海冰环境数据计算海冰数值，计算公式为：

IN＝(C_aIM_a)+(C_bIM_b)+...+(C_nIM_n)

其中，C_a是表示a类海冰的海冰密集度；IM_a是表示针对某一船舶在a类海冰的海冰乘数；C_n是表示第n类冰的海冰密集度；IM_n是表示针对某一船舶在n类海冰的海冰乘数；

根据海冰数值计算船舶在特定冰情环境下的船舶建议速度，计算公式为：

μ＝0.0027(IN)³+0.0398(IN)²+0.2489(IN)+3.8385。

3.根据权利要求1所述的破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，所述步骤2)中拟合的速度分布以正态分布为拟合目标，其中，μ为建议航速，参数σ通过历史数据求取。

4.根据权利要求1所述的破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，所述步骤3)中，

结合已经求得的速度分布f(V_k)，输入应急决策时间，船舶速度V，初始跟驰距离，船舶长度L，计算经一系列判断和循环计算后，满足输出条件时，输出最短安全跟驰距离D；

具体计算过程如下：在某一选定的时间维度，随机从速度分布中为被护航船和破冰船选取k＝10⁶组速度数据，计算上述情境下的船舶碰撞概率，若碰撞概率处于可接受的水平，输出此时的两船间距D，即为可接受安全水平下最短船舶之间的安全跟驰距离。

5.根据权利要求4所述的破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，所述舶碰撞概率计算过程如下：

建立的船舶跟驰模型，根据不同的应急决策时间，决定被护航船从发现险情到采取制动措施的时间延迟，并通过船舶的尺寸数据、跟驰距离数据、安全余量数据，计算船舶的纵向间距，即S₀；若船舶间距处于安全水平，并返回重新迭代计算；若即两船间的纵向间距为负或者零，即船舶发生碰撞，记录此时的碰撞频数，并将总碰撞频数N_A与总仿真次数N进行比较，得到碰撞概率。

6.根据权利要求4所述的破冰船护航下的船舶间距离实时确定方法，其特征在于，所述碰撞概率的可接受的水平为碰撞概率水平小于2×10^-4。