[发明专利]一种检测船舶碰撞危险度的方法

摘要

本发明涉及船舶避碰技术领域，具体涉及一种辅助船舶驾驶人员进行决策，保证船舶航行安全的基于证据推理理论的检测船舶碰撞危险度的方法。本发明包括本船通过船舶自动识别系统AIS获取威胁船只航行动态数据，计算影响要素的值，计算各要素隶属度值，利用层次分型法为五个要素分配权重，计算各要素在相应评价等级上的置信度值计算威胁船只在各评价等级上的置信度向量威胁船只威胁度明确化处理，得到威胁船只CRI值；将得到的CRI值输出显示在综合船舶显示系统上。本发明在充分考虑在获取威胁船只数据以及专家经验的不确定性的情况下，利用证据推理理论表征和融合不确定信息时的优越性，对威胁船只对本船构成的威胁程度进行合理评估。

主权项

一种检测船舶碰撞危险度的方法，其特征在于：(1)本船通过船舶自动识别系统AIS获取威胁船只航行动态数据，包括威胁船只速度信息，航向信息，与本船相对距离信息以及方位信息；(2)根据步骤(1)中获取的威胁船只航行动态数据，计算影响要素的值，包括最近会遇距离DCPA、最短会遇时间TCPA、两船相对距离D、相对方位B以及船速比K：(2.1)计算DCPA具体数值：本船So的地理坐标为(xo,yo)，速度和航向为vo,co；威胁船只的地理坐标为(xT,yT),速度和航向分别为vT,cT；本船和威胁船只相对速度为voT，则相对速度方向为coT，威胁船只真方位角θ，DCPA＝D×sin(coT‑θ)；(2.2)计算TCPA具体数值：TCPA＝D×sin(coT‑θ)/voT(2.3)计算船速比K具体数值：K＝vT/vo(3)计算各要素隶属度值，(3.1)计算DCPA隶属度值uDCPA：uDCPA=1DCPA≤d112-12sin[πd2-d1(DCPA-d1+d22)]d1<DCPA≤d20d2<DCPA]]>其中d1为安全会遇距离，d2为安全通过距离，d2＝2d1(3.2)计算TCPA隶属度值uTCPA：uTCPA=1|TCPA|≤t1(t2-|TCPA|t2-t1)2t1<|TCPA|≤t20t2<|TCPA|]]>其中t1为碰撞时间，t1=D2-DCPA2/voT]]>t2为避碰时间，t2=122-DCPA2/voT]]>(3.3)计算两船相对距离D隶属度值uD：uD=1D≤D1(D2-DD2-D1)2D1<D≤D20D2≤Di]]>其中D1为最晚避让距离，D2为行动距离，(3.4)计算两船相对方位B的隶属度值uB：(3.5)计算两船船速比K的隶属度值uK：uK=1/1+2KK2+1+2KsinC]]>其中C为本船与威胁船只的碰角，C∈[0°～180°)；(4)利用层次分型法为五个要素分配权重ω＝[ωDCPA,ωTCPA,ωD,ωB,ωK]；(5)利用步骤(2)得到的各要素隶属度值计算各要素在相应评价等级上的置信度值β：(5.1)建立船只威胁评价等级集合及其对应区间，EN＝(e1,…,en,…eN)，其中e1，…eN分别代表危险度“极端危险ED”、“非常危险VD”、“危险D”、“安全S”、“非常安全VS”，其对应危险度值区间分别为[1‑0.8)、[0.8‑0.6)、[0.6‑0.4]、(0.4‑0.2]、(0.2‑0]；(5.2)根据各要素隶属度值计算其在各个评价等级上的确信度值βn,i，具体计算步骤如下，判断隶属度值隶属的危险度值区间：(5.2.1)若隶属于ED及VD区间，则：βn,i＝μi‑bdown/bup‑bdown(5.2.2)若隶属于VD区间，则：βn,i＝|(bup+bdown)/2‑μi|/(bup‑bdown)/2(5.2.3)若隶属于VS及S区间，则：βn,i＝bup‑μi/bup‑bdown其中βn,i表示第i个要素在等级en上的确信度值，bup、bdown分别为μi所隶属的危险度值区间的上下边界；(6)计算威胁船只在各评价等级上的置信度向量C＝{η1|e1,…,ηi|en,…,ηd|eN,ηU,n}，其中(ηi|en)表示威胁船只在危险度等级en上的置信度，ηU,n表示不确定置信度：(6.1)计算威胁船只第i个要素在评价等级en的确定基本概率分配mn,i＝ωi×βn,i；(6.2)计算威胁船只第i个要素在所有五个关键要素中重要性不确定基本概率分配(6.3)计算专家对胁船只第i个要素评价的不确定基本概率分配(6.4)计算威胁船只在综合各要素后在各评价等级上的确定基本概率分配mn：(6.5)计算威胁船只在综合各要素后的不确定基本概率分配(6.6)计算威胁船只在综合各要素后的重要性不确定基本概率分配mU‾=K[Πi=1d(mU,i‾)]]]>(6.7)计算归一化常数K：(6.8)计算计算威胁船只在综合各要素后在各评价等级上置信度值ηi|en以及不确定置信度ηU,n：ηi|en=mn/1-mU‾]]>ηU,n=mU~/1-mU‾]]>(7)威胁船只威胁度明确化处理，得到威胁船只CRI值：CRI=Σn=1Nηi|en×α(en)+(ηU,n/n)×Σn=1Nα(en)]]>其中α(en)为等级en的评价值；(8)将得到的CRI值输出显示在综合船舶显示系统上。