[发明专利]一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法

说明书

一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，包括：第一步，在一定时间内目标船舶的运动轨迹，根据目标船舶的运动轨迹和记录时间，得到目标船舶将来运动轨迹曲线；其中，根据目标船运行轨迹点的坐标，利用二次函数y＝ax2+bx+c得到目标船舶的将来运动轨迹曲线；第二步，获取本船的航速、航向和航线；第三步，模拟本船沿着前方航线航行，并实时测算目标船舶与本船船头和本船船尾的最近距离；第四步，计算出目标船舶与本船会遇的最近距离、两船会遇地点以及会遇时间；第五步，返回第一步，重复预测，提出一种适用于循迹航行船舶会遇地点和时间的预测方法，该方法利用了循迹航行船舶的航线，考虑了船舶的运动趋势，预测出目标船舶和本船的会遇地点和时间。

技术领域

本发明具体涉及一种预测方法，尤其涉及一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法。

背景技术

内河水运自古以来一直是国内的主要运输途径之一，相比于海运，内河水运具有航道狭窄、水域交通复杂的特点。由于航道狭窄的缘故，内河上的船舶会遇时的距离经常比较接近，再加上内河上的摆渡船等交通状况，使得内河上的船舶避碰相对海域容易发生。此时，一个能够预测内河船舶会遇最近距离、地点和时间的方法显得尤为重要。该方法不仅能够辅助船长操作船，还能够减轻内河执法部门的压力，提升内河水运的智能化水平。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法。

本发明提供了一种用于内河循迹航行船舶的会遇时空预测方法，包括：

第一步，在一定时间内目标船舶的运动轨迹，根据目标船舶的运动轨迹和记录时间，得到目标船舶将来运动轨迹曲线；

其中，根据目标船运行轨迹点的坐标，利用二次函数y＝ax2+bx+c对轨迹点进行拟合，得到目标船舶的将来运动轨迹曲线；

第二步，获取本船的航速、航向和航线；

第三步，模拟本船沿着前方航线航行，并实时测算目标船舶与本船船头和本船船尾的最近距离；

第四步，计算出目标船舶与本船会遇的最近距离、两船会遇地点以及会遇时间；

第五步，返回第一步，重复预测。

优选的，将目标船运行轨迹点的坐标记为(x1,y1)、(x2,y2)……、 (xn,yn)，将轨迹点带入二次函数y＝ax2+bx+c，

其中，根据最小乘解的公式可得正规方程如下，A^TAm＝A^Tt，求此正规方程便可以得到二次函数的a、b、c三个系数，从而得到目标船舶运动轨迹曲线。

优选的，其中，将固定时间T2等分成n份，每一份的时间间隔均为Δt；

其中，建立两个虚拟容器，其中一个虚拟容器用于存储目标船舶与本船船头的距离，另一个虚拟容器用于存储目标船舶与本船舶船尾的距离。

优选的，其中，根据目标船航线曲线当前点B的坐标，预测下一运行点的位姿；

其中，利用曲线长度积分公式：

其中，L为曲线长度，x1为点B的x坐标，x2为下一运行点的x坐标，y为ax2+bx+c，y′为y的导数，通过上述积分公式，可以求出唯一的未知量x2，从而得到下一运行点的坐标，然后同点B朝向求法，求出下一运行点的朝向，从而得到下一运行点的位姿，以此类推，对目标船未来航线的位姿进行预测。

优选的，其中，以点B为圆心，L为半径(L为点B至下一运行点之间的直线距离)，然后联立圆的式子和二次函数的式子得到交点，并通过目标船舶的航向排除一个交点，得到最终下一运行点的坐标；同点B 朝向求法，求出下一运行点的朝向，从而得到下一运行点的位姿，如此对目标船未来航线的位姿进行预测。