[发明专利]基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法

权利要求书

1.一种基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：获取本船当前时刻位置矢量、速度矢量和目标船航行信息；

步骤二：基于获取的本船位置矢量信息、目标船的位置矢量信息和时间关系计算NLVO集中心线速度

步骤三：基于航行过程中冲突领域边界计算NLVO集边界速度；

步骤四：计算速度空间中，本船速度与中心线速度之间的距离D_c-os；

步骤五：计算速度空间中，中心线速度与NLVO集边界速度之间的距离D_c-b；

步骤六：基于D_c-os和D_c-b的关系判断本船是否存在碰撞风险，若无碰撞风险，则结束；若有碰撞风险，则进入步骤七；

步骤七：基于D_c-os和D_c-b的关系计算对应时刻的碰撞危险度TSICR；

步骤八：重复以上七个步骤，更新本船速度以及目标船航行信息，根据步骤六的判定条件，选取检测出碰撞危险的时刻T_D，选取碰撞危险发生时刻，组成集合T_R，计算碰撞危险发生时刻对应的碰撞危险度，组成集合TSICRS；

步骤九：建立TSICR关于碰撞危险发生时刻t_r的函数关系式f_TSICR(t_r)；

步骤十：基于f_TSICR(t_r)和起始时刻、结束时刻的关系构筑过程碰撞危险度建模PICR；

步骤十一：对PICR进行归一化处理，获得碰撞危险度模型。

2.根据权利要求1所述的基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述步骤二中，通过如下公式计算NLVO集中心线速度：

式中为NLVO集中心线速度，为本船位置矢量，为目标船位置矢量，t_i为本船航行至时对应的时刻，t_j为目标船航行至时对应的时刻。

3.根据权利要求1所述的基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述步骤三中，通过如下公式计算NLVO集边界速度：

式中为边界速度，B_cd为冲突领域边界，为目标船位置矢量，t_i为本船航行至时对应的时刻，t_j为目标船航行至时对应的时刻，为闵可夫斯基加法；

其中，B_cd＝{P|||P-O||＝(L_i+L_j)/2＝R}

式中B_cd为冲突领域边界，P为冲突领域边界所处地理空间位置，O为目标船位置，L_i为本船船长，L_j为目标船船长，R为冲突领域的半径。

4.根据权利要求1所述的基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述步骤四中，通过如下公式计算速度空间中，本船速度与中心线速度之间的距离：

所述步骤五中，通过如下公式计算速度空间中，中心线速度与NLVO集边界速度之间的距离，计算公式如下：

所述步骤六中，通过速度空间中距离关系判断两船是否存在碰撞风险：

两船不存在碰撞风险两船存在碰撞风险。

5.根据权利要求4所述的基于非线性速度障碍法的船舶碰撞危险度建模方法，其特征在于，所述步骤七中，通过如下公式计算对应时刻的碰撞危险度TSICR：

式中D_c-b为中心线速度与NLVO集边界速度之间的距离，式中D_c-os为速度空间中本船速度与中心线速度之间的距离。