[发明专利]开阔水域船舶自主避碰方法、系统、设备及存储介质

说明书

本申请涉及一种开阔水域船舶自主避碰方法、系统、设备及存储介质，其方法包括：获取本船与多个目标船的AIS信息和雷达信息，进行数据融合得到融合信息；实时计算本船与目标船的相关避碰参数；根据速度障碍法判断存在碰撞风险时，基于相关避碰参数计算不同会遇局面下的评估指标值，利用构建的基于灰云模型的船舶碰撞危险度评估模型对船舶间碰撞危险度进行评估，得到本船相对各个目标船的碰撞风险值；将碰撞风险值大于预设阈值的目标船作为危险船舶，利用改进的速度障碍法计算本船改向变速幅度，确定避碰决策方案；通过控制系统控制本船的航向和航速，实现自主避碰。本申请的船舶自主避碰方法更加准确和智能，可有效减少海上碰撞事故和提高航行安全。

技术领域

本申请涉及船舶避碰技术领域，尤其是涉及一种开阔水域船舶自主避碰方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着海上运输的迅速发展，海上船舶也向着大型化和快速化发展。尽管现代导航设备取得了许多进步，但在繁忙的航道上，船舶碰撞仍然频繁发生。船舶碰撞事故在各种海上交通事故中占主导地位，并造成了严重的后果。因此，为降低人为因素造成的船舶航行风险，进一步提高海上运输的智能化水平，国际海事组织一直致力于无人船和无人水面艇相关技术研究。而自主避碰决策技术作为无人船和无人水面艇研发中起着至关重要的作用。而现有研究多集中在避碰决策算法上，尽管有部分研究开发了避碰决策系统但其完备性和实时性还不够，不能或不够符合航海实践，比如未考虑或部分考虑避碰规则、船舶操纵性良好船艺等要求。因此，为了减少海上碰撞事故和提高航行安全，开发更智能、更安全的避碰决策方法或避碰决策系统是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种开阔水域船舶自主避碰方法、系统、设备及存储介质，开发更智能、更安全的自主避碰决策方法和系统。

为了解决上述问题，第一方面，本申请提供一种开阔水域船舶自主避碰方法，所述方法包括：

获取本船与多个目标船的AIS信息和雷达信息，将所述AIS信息和所述雷达信息进行数据融合处理，得到所述目标船相对所述本船的融合信息；

根据所述融合信息计算所述本船与目标船的相关避碰参数；

根据速度障碍法判断所述本船和目标船是否存在碰撞风险，当存在碰撞风险时，基于所述相关避碰参数计算不同会遇局面下的评估指标值，并利用构建的基于灰云模型的船舶碰撞危险度评估模型对船舶间碰撞危险度进行评估，得到所述本船相对各个目标船的碰撞风险值；所述会遇局面包括对遇、交叉和追越局面；

将碰撞风险值大于预设阈值的目标船作为危险船舶，针对所述危险船舶，利用改进的速度障碍法计算本船改向变速幅度，确定避碰决策方案；

通过控制系统控制所述本船的航向和航速，以实现自主避碰。

可选的，所述基于相关避碰参数计算不同会遇局面下的评估指标值，并利用构建的基于灰云模型的船舶碰撞危险度评估模型对船舶间碰撞危险度进行评估，得到本船相对各个目标船的碰撞风险值，包括：

定义所述船舶碰撞危险度评估模型中的数字特征峰值、左右边界值、熵以及超熵参数为：

数学期望为：

将目标船作为评估对象，将目标船相对本船的碰撞危险度及基于相关避碰参数计算的评估指标划分灰类；

构建非对称灰云白化权函数并计算白化权值；

根据预设的指标权重及白化权值计算综合聚类系数；

根据综合聚类系数计算碰撞风险值。