[发明专利]桥区水域的船桥主动避碰系统验证装置及方法

说明书

本发明提供一种桥区水域的船桥主动避碰系统验证装置及方法，该装置包括：第一数据传输模块，用于接收桥区水域船舶航行数据；数字孪生体仿真模块，用于基于桥区水域船舶航行数据以及预设的船舶运动态势，得到虚拟船舶运动参数；第二数据传输模块，用于将虚拟船舶运动参数发送至船桥主动避碰系统，且接收实体船舶运动优化数据；功能评估模块，用于在基于虚拟船舶运动参数和实体船舶运动优化数据，确定实体船舶运动优化数据不存在失真以及虚拟船舶不会与桥墩发生碰撞时，确定船桥主动避碰系统有效。本发明可以在不需要将处于实验室阶段的船桥主动避碰系统安装于桥区水域的情况下，对其功能的有效性进行测试与验证。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种桥区水域的船桥主动避碰系统验证装置及方法。

背景技术

自有统计桥梁事故的报告公布以来，因船舶和桥梁相撞事故造成的损失乃至灾难便常常见诸报端，船桥碰撞问题己经成为当前研究的热点。目前，国内外大量的学者在桥梁防撞领域做出了大量的研究和努力，从最开始研究重点集中在对桥梁墩身结构的加强及桥墩防护装置的研究设计、对船舶碰撞桥梁的风险概率研究以及碰撞事故发生后的致因分析上，但这些研究均属于被动避碰的范畴。并未较好的关注船舶操纵人员本身的因素。

比较而言，在碰撞未发生之前，通过有效的预警预控手段对船舶驾驶人员进行关键时刻船舶关键操作上的提示与指导以达到主动避碰的效果，则是近几年的最热门研究课题-船桥主动避碰系统。但该系统具有研究变量多、结构复杂、不同船舶的运动参数有所差别等特点，导致在初期研发阶段，验证装置有效性会巨大的工作量，同时也不可避免的会出现人为失误而导致结果的偏差，降低开发人员的工作效率。

因此，需要提供一种桥区水域的船桥主动避碰系统功能验证方法及系统，在不需要将处于实验室阶段的船桥主动避碰系统安装于桥区水域的情况下，对其功能的有效性进行测试与验证。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种桥区水域的船桥主动避碰系统验证装置及方法，用以在不需要将处于实验室阶段的船桥主动避碰系统安装于桥区水域的情况下，对其功能的有效性进行测试与验证。

为了实现上述目的，本发明提供了一种桥区水域的船桥主动避碰系统验证装置，包括：

第一数据传输模块，用于接收桥区水域船舶航行数据，所述船舶航行数据包括桥区水域实体船舶运动参数和通航环境数据；

数字孪生体仿真模块，与所述第一数据传输模块通信连接，用于从所述第一数据传输模块获取所述桥区水域船舶航行数据，基于所述桥区水域船舶航行数据，以及预设的船舶运动态势，生成虚拟船舶，并基于所述虚拟船舶模拟实体船舶全时域航行状态，得到虚拟船舶运动参数；

第二数据传输模块，与所述数字孪生体仿真模块通信连接，用于获取所述虚拟船舶运动参数，并将所述虚拟船舶运动参数发送至船桥主动避碰系统，且接收所述船桥主动避碰系统输出的实体船舶运动优化数据；

功能评估模块，与所述第二数据传输模块和所述数字孪生体仿真模块通信连接，用于获取所述虚拟船舶运动参数和所述实体船舶运动优化数据，并在基于所述虚拟船舶运动参数和所述实体船舶运动优化数据，确定所述实体船舶运动优化数据不存在失真，以及确定所述虚拟船舶不会与桥区水域的桥墩发生碰撞的情况下，确定所述船桥主动避碰系统的避碰功能有效；

其中，所述船桥主动避碰系统，用于基于所述桥区水域船舶航行数据、所述虚拟船舶运动参数以及目标优化策略，对实体船舶的运动方式、船速以及航向进行优化，得到所述实体船舶运动优化数据，以基于所述实体船舶运动优化数据实现实体船舶的避碰功能。

进一步的，所述虚拟船舶运动参数，包括：大地坐标系下的虚拟船舶坐标；所述功能评估模块，用于：

基于所述虚拟船舶在桥区水域桥梁坐标系下的方位角、所述桥区水域桥梁坐标系与所述大地坐标系的夹角，以及所述大地坐标系下的虚拟船舶坐标，确定所述桥区水域桥梁坐标系下的虚拟船舶坐标；