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专利号: 2019110480046
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 船舶或其他水上船只;与船有关的设备
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,其包括:将船舶感知区域划分为三个以目标船为圆心的区域,得到碰撞区域、主要干扰区域和次要干扰区域;

在所述主要干扰区域和所述次要干扰区域内,根据船舶间特征项实时确定领域的边界点,所述船舶间特征项包括最小安全会遇距离、决策反应时间和停船视距;

针对干扰船在所述船舶感知区域按照所述目标船的船首角度的范围确定来船类型;

根据所述主要干扰区域内确定的多个边界点以及根据所述次要干扰区域内确定的多个边界点分别结合所述来船类型进行拟合,得到目标船的双层相对领域。

2.如权利要求1所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述将船舶感知区域划分为三个以目标船为圆心的区域,得到碰撞区域、主要干扰区域和次要干扰区域包括:根据所述目标船相对于不同的干扰船进行会遇态势分析,得到动界半径和安全会遇距离;

以所述动界半径和所述安全会遇距离分别以所述目标船为圆心确定的两组点进行拟合,得到两个同心虚线圆;

在所述船舶感知区域内按照所述两个同心圆进行划分,得到安全会遇距离的虚线圆在内的区域为碰撞区域,安全会遇距离的虚线圆和动界半径的虚线圆之间的区域为主要干扰区域,动界半径的虚线圆之外至所述船舶感知区域的边界之间的区域为次要干扰区域。

3.如权利要求1所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述最小安全会遇距离的计算公式为:dDSPA=a1×a2×y

a1为水文气象条件系数,a2为船舶密度,y为让路船全速满舵避让90°时两船之间的距离,其中a1的取值范围为0~1;

a2的计算公式为:

其中ρ为所述船舶感知区域内所有船舶的数量;

y的计算公式为:

其中ωjk、vjk为中间变量。

4.如权利要求1所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述决策反应时间包括感知决策时间和操作反应时间的总和时间。

5.如权利要求4所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述感知决策时间由船舶行驶倾向性确定,所述船舶行驶倾向性包括高效型、中庸型和保守型,当所述船舶行驶倾向性为高效型时,所述操作反应时间为2.5min;当所述船舶行驶倾向性为中庸型时,所述操作反应时间为3min;当所述船舶行驶倾向性为保守型时,所述操作反应时间为3.5min。

6.如权利要求4所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述操作反应时间为船舶从接收操作指令到做出相应操作所需要的时间,计算公式为:其中ts为船首转向ΔC角,速度改变Δv时所用的时间;δ为使用的舵角;K为在所述舵角下回旋性指数;T为航向稳定性指数;a为船舶的加速度。

在本发明的一种示例性实施例中,所述停船视距的计算公式为:

v为跟驶船初始行驶的速度;a为跟驶船制动加速度;lz为跟驶船的船长;tm为所述感知决策时间;L为干扰船与目标船之间的距离。

7.如权利要求1所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述针对干扰船在所述船舶感知区域按照所述目标船的船首角度的范围确定来船类型包括:针对在所述船舶感知区域按照所述目标船的船首角度在185°~360°和0°~175°范围内的干扰船,确定来船类型为前区域船;

针对在所述船舶感知区域按照所述目标船的船首角度在175~185°范围内的干扰船,确定来船类型为跟驶区域船。

8.如权利要求7所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述根据所述主要干扰区域内确定的多个边界点或所述根据所述次要干扰区域内确定的多个边界点包括:其中dDSPA为船舶间所述最小安全会遇距离;tsa为目标船的操作反应时间;tma为目标船的行驶倾向性感知决策反应时间;va为目标船的速度;tsb为干扰船的操作反应时间;tmb为干扰船的行驶倾向性感知决策反应时间;vb为干扰船的速度;β为反应时间内船舶行驶的距离转换到最小安全会遇距离方向的系数;S为跟驶干扰船的停船视距。

9.如权利要求8所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,还包括:当干扰船位于所述目标船的船首角度在175°~185°范围内时,如果不存在跟驶船,则选取距离在175°~185°区域范围内最近的点作为边界点。

10.如权利要求9所述的开阔繁忙水域的双层相对领域获取方法,其特征在于,所述得到目标船的双层相对领域包括:将所述主要干扰区域确定的多个边界点进行拟合,得到所述双层相对领域的内层领域;

将所述次要干扰区域确定的多个边界点进行拟合,得到所述双层相对领域的外层领域。