[发明专利]一种多船会遇避碰方法有效
申请号: | 202010168267.7 | 申请日: | 2020-03-11 |
公开(公告)号: | CN111260963B | 公开(公告)日: | 2021-02-26 |
发明(设计)人: | 刘克中;刘炯炯;袁志涛;杨星;张金奋;吴晓烈;王伟强 | 申请(专利权)人: | 武汉理工大学 |
主分类号: | G08G3/02 | 分类号: | G08G3/02 |
代理公司: | 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 | 代理人: | 徐瑛 |
地址: | 430070 *** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 多船会遇避碰 方法 | ||
本发明公开一种多船会遇避碰方法,首先依据最近会遇距离和最近会遇时间将来船划分为安全航行船舶和存在碰撞危险船舶,其次,在判断避让方向时,根据安全航行船舶和存在碰撞危险船舶的位置及相对运动参数,避免避让行动对安全船舶产生影响,形成新的碰撞危险;在确定避让幅度时,选择与所有来船在尽可能远的距离上通过,避免更紧迫的碰撞危险形成;同时,在避让决策过程中充分考虑多船避让下的协调性和合理性,从而构建基于避让冲突消解策略下的多船避碰决策,该多船避碰决策具有良好的避让效果。
技术领域
本发明涉及智能船舶航行控制领域,尤其涉及一种多船会遇避碰方法。
背景技术
随着人工智能、大数据及船联网技术的快速发展,船舶智能航行在航海上的应用成为海上智能交通的重要研究领域。自动驾驶技术是船舶智能航行的核心内容,而船舶避碰决策研究又是自动驾驶技术的核心内容。
船舶避碰决策研究中多船会遇局面下的避碰决策为难点问题之一。针对多船避碰决策研究,多数研究仅仅考虑“本船”进行避让操作,假设“来船”保向保速或已知运动轨迹,利用遗传算法、速度障碍和粒子群优化算法等求取船舶避碰方案;部分研究则为会遇的每艘船舶规划航行路径,船舶必须按照生成路径行驶才能安全通过,这与实际海上船舶避碰决策存在较大差异。实际海上船舶避碰决策通常是每艘船舶驾驶员实时根据船舶方位、距离等独立做出决策,并根据船舶位置及参数变化实时更新、优化避让方案;同时船舶会遇过程具有随机性和不确定性,因此,分布式避碰决策更符合实际海上避碰。
分布式避碰决策是指会遇中的每艘船舶通过观测/预测来船位置和运动信息,独立制定避让行动方案,并以特定步长滚动更新避让方案,能够更好地适应海上会遇场景的随机性和不确定性,降低避碰算法的复杂度,具有更大的实用价值。目前,基于分布式的避碰决策研究已经取得一定的成果。如,Kim等发表的Distributed Stochastic SearchAlgorithm for Multi-ship Encounter Situations[J].Journal of Navigation,2017,70(4):699-718(应用于多船会遇场景的分布随机搜索算法,导航学报,2017,70(4):699-718),采用分布随机搜索算法(DSSA)来减少通信次数,缩短计算时间,但研究中尚未融入避碰规则;Li等发表的Distributed coordination for collision avoidance of multipleships considering ship maneuverability[J].Ocean Engineering,2019,181:212-226(基于船舶轨迹针对多船避碰的分布式协调策略,海洋工程,2019,181:212-226),提出了一个分布式协调策略,基于船舶轨迹预测评估碰撞风险,再通过优化策略找到最有效的避碰策略,避让中需进行多次协调通信,且未考虑避碰规则;张金奋等发表的A distributedanti-collision decision support formulation in multi-ship encountersituations under COLREGs[J].Ocean Engineering,2015,105:336-348(依据国际海上避碰规则适用于多船会遇场景的分布式避碰决策制定,海洋工程,2015,105:336-348),依据避碰规则分别建立让路船和直航船的避让行动模型应用于多船避让,但避让行动的制定主要依据两船避让,未考虑船舶避让对附近其他船的影响。
由于避碰规则仅对两船避碰进行规定,无法直接应用于多船避碰。目前多船避碰研究主要包括:将避碰规则融入到避让评价函数,以及基于避让重点船确定避让行动。其中,将避碰规则融入到避让评价函数,可能存在不完全遵守规则的情况;而基于避让重点船选取碰撞危险度最大的船舶进行避让,由于未考虑船舶避让行动对附近其他船舶的影响,导致可能出现避让幅度及时间极大的情况,甚至形成新的碰撞危险或更紧迫的碰撞危险。
因此,亟需提供一种多船会遇避碰方法,通过该方法消解多船会遇时需要避让多艘船舶行动不一致产生的避让冲突,以使得在多船会遇场景下能够快速制定满足避碰规则和设置安全距离的避碰方案。
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