1.一种受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,其包括:根据船舶的安全会遇距离对目标船的兴趣感知区域进行划分,得到多个兴趣感知子区域;
基于受限水域船舶航行环境的影响,建立模糊综合评判法的目标因素集,所述目标因素集中包括干扰船因素和岸壁因素;
在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度CRs;
在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到岸壁对目标船的第二危险度隶属度CRq;
根据碰撞危险贡献对干扰船因素和岸壁因素分配相应的权重为as和aq;
根据所述目标因素集中的干扰船因素的危险度隶属度CRs和岸壁因素的危险度隶属度CRq结合相应的权重as和aq进行综合计算,得到相对碰撞危险度。
2.如权利要求1所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到干扰船对目标船的第一危险度隶属度CRs包括:根据干扰船对目标船的作用力与相对方位造成的碰撞危险性程度确定相应的作用力权重df和方位权重dθ;
在所述兴趣感知子区域中根据干扰船与目标船的作用力和方位进行计算,得到作用粒度危险度隶属度CRf和方位危险度隶属度CRθ;
根据方位危险度隶属度CRθ、方位权重dθ、作用粒度危险度隶属度CRf和作用力权重df进行计算,得到所述第一危险度隶属度CRs。
3.如权利要求2所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述在所述兴趣感知子区域中根据干扰船与目标船的作用力和方位进行计算,得到作用粒度危险度隶属度CRf和方位危险度隶属度CRθ,包括:根据目标船及干扰船的航行动态和周围环境信息,计算在所述兴趣感知子区域中干扰船对目标船的作用粒度集合f;
根据干扰船对目标船的作用粒度计算干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf;
根据干扰船对目标船的相对方位计算干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ;
为所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数和所述干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数分配相应的危险度隶属度权重集合为Wf和Wθ;
根据所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf结合相应的危险度隶属度权重集合Wf计算得到作用粒度危险度隶属度CRf;
根据所述干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ结合相应的危险度隶属度权重集合Wθ计算得到方位危险度隶属度CRθ。
4.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述根据干扰船对目标船的作用粒度计算干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数Uf包括:在所述兴趣感知子区域内计算干扰船对目标船的作用粒度危险度隶属度函数的计算公式为:其中m、c为常数;
干扰船对目标船的作用粒度范围为[-1,0)时,表示兴趣感知子区域的作用力为斥力,根据危险度隶属度函数计算公式进行计算;
干扰船对目标船的作用粒度范围为(0,1]时,表示兴趣感知子区域的作用力为引力,危险度隶属度为1;
根据多个所述兴趣子区域内的作用粒度危险度隶属度得到干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uf。
5.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述根据干扰船对目标船的相对方位计算干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ包括:根据船舶的会遇类型及经验数据结合不同方位将所述兴趣感知区域划分为三级危险区域,其中方位角θ在350°~112.5°为边界的扇形区域为一级危险区域,方位角θ在247.5°~350°为边界的扇形区域为二级危险区域,方位角θ在112.5°~247.5°为边界的扇形区域为三级危险区域;
对方位危险度隶属度函数进行简化和拟合,得到:
其中vl表示目标船航速,vg表示干扰船航速,θi表示第i艘干扰船的相对方位;
根据多个所述兴趣子区域内的方位危险度隶属度计算得到干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数集合Uθ。
6.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述为所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数和所述干扰船与目标船相对方位的危险度隶属函数分配相应的危险度隶属度权重集合为Wf和Wθ包括:根据所述兴趣感知子区域内干扰船对目标船的作用粒度之间危险性计算得到第一判断矩阵C,为:其中c11,c12,…,cnn为根据当前航行环境所述兴趣感知子区域干扰船对目标船作用力之间危险性比较来确定;
根据所述第一判断矩阵C对各列元素进行归一化处理得到C';
根据C'计算得到为所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数分配的干扰船危险度隶属度权重,计算公式为:根据多个所述兴趣感知子区域各自的干扰船危险度隶属度权重计算得到干扰船危险度隶属度权重集合Wf;
根据所述兴趣感知子区域内干扰船对目标船的方位产生的危险性计算得到第二判断矩阵E,为:其中e11,e12,…,enn为根据当前航行环境所述兴趣感知子区域干扰船对目标船的方位产生的危险性比较确定;
根据所述第二判断矩阵E对各列元素进行归一化处理得到E';
根据E'计算得到为所述干扰船对目标船作用粒度的危险度隶属函数分配的危险度隶属度权重,计算公式为:根据多个所述兴趣感知子区域各自的危险度隶属度权重计算得到Wθ。
7.如权利要求3所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,所述根据方位危险度隶属度CRθ、方位权重dθ、作用粒度危险度隶属度CRf和作用力权重df进行计算,得到所述第一危险度隶属度CRs的计算公式为:CRs=dθ·CRθ+df·CRf。
8.如权利要求1所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,在所述多个兴趣感知子区域中分别计算得到岸壁对目标船的第二危险度隶属度CRq包括:采用模糊逻辑规则根据岸壁效应计算岸壁对目标船的作用粒度q;
根据所述岸壁对目标船的作用粒度q计算岸壁对目标船的作用粒度危险度隶属度函数的计算公式为:其中m、c为常数;
岸壁对目标船的作用粒度范围为[-1,0)时,表示兴趣感知子区域的作用力为斥力,根据危险度隶属度函数计算公式进行计算;
岸壁对目标船的作用粒度范围为(0,1]时,表示兴趣感知子区域的作用力为引力,危险度隶属度为1;
根据多个所述兴趣子区域内的危险度隶属度得到岸壁对目标船作用粒度的危险度隶属函数集合Uq;
根据所述兴趣感知子区域内根据岸壁对目标船的作用粒度之间危险性计算得到第三判断矩阵B,为:其中b11,b12,…,bnn为根据当前航行环境所述兴趣感知子区域岸壁对目标船作用力之间危险性比较来确定;
根据所述第三判断矩阵对各列元素归一化得到B';
根据B'计算得到为所述岸壁对目标船作用粒度的危险度隶属函数分配的岸壁危险度隶属度权重,计算公式为:根据多个所述兴趣感知子区域各自的岸壁危险度隶属度权重计算得到岸壁危险度隶属度权重集合Q;
根据危险度隶属函数集合Uq和岸壁危险度隶属度权重集合Q计算得到岸壁对目标船的第二危险度隶属度CRq。
9.如权利要求1所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,根据根据所述目标因素集中的因素CRs和CRq结合相应的权重as和aq进行综合计算,得到相对碰撞危险度的计算公式为:CR=asCRs+aqCRq
其中所述相对碰撞危险度的数值范围为[0,1]。
10.如权利要求9所述的受限水域基于船舶集群态势的相对碰撞危险度建模方法,其特征在于,得到相对碰撞危险度之后,还包括:根据所述相对碰撞危险度进行危险等级划分,包括:
当所述相对碰撞危险度的数值在[0,0.3)时,危险等级为很危险;
当所述相对碰撞危险度的数值在[0.3,0.7)时,危险等级为较危险;
当所述相对碰撞危险度的数值在[0.7,1)时,危险等级为一般危险;
当所述相对碰撞危险度的数值等于1时,危险等级为安全。