本發(fā)明涉及決策信息處理，更具體的說(shuō)是涉及一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、船舶避碰決策方法中，最近會(huì)遇距離dcpa用以確定會(huì)遇兩船是否存在危險(xiǎn)，到達(dá)最近會(huì)遇距離時(shí)間tcpa用以確定危險(xiǎn)的程度，二者是船舶避碰中的兩個(gè)重要量值，且具有幾何客觀性。

2、目前，dcpa和tcpa計(jì)算方法從航海實(shí)踐的雷達(dá)標(biāo)繪方法中總結(jié)提取，采用解三角形計(jì)算方法，完成較簡(jiǎn)單的dcpa、tcpa計(jì)算已經(jīng)足夠，然而自動(dòng)避碰決策中較復(fù)雜的應(yīng)用便會(huì)顯其不足。特別是當(dāng)計(jì)算方法中存在反三角函數(shù)時(shí)，當(dāng)用以預(yù)算行動(dòng)所得dcpa、tcpa時(shí)，兩船位置關(guān)系發(fā)生變化，新會(huì)遇參數(shù)也要用反三角函數(shù)計(jì)算，如此會(huì)因?yàn)榻嵌鹊南笙迏^(qū)別，表達(dá)式出現(xiàn)很多分支；當(dāng)轉(zhuǎn)向角度或變速指令、行動(dòng)時(shí)間等行動(dòng)參數(shù)作為待定量由一組dcpa、tcpa等式或不等式求解時(shí)，式中的角度反又是根據(jù)待定量來(lái)判斷所屬象限，這大大增加了決策的計(jì)算復(fù)雜性，使得決策系統(tǒng)在處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行計(jì)算任務(wù)時(shí)很容易到達(dá)性能瓶頸，且難以保證決策的實(shí)時(shí)性。

3、因此，如何降低計(jì)算復(fù)雜度以及資源消耗是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，能夠根據(jù)會(huì)遇態(tài)勢(shì)的基本參數(shù)直接得到會(huì)遇參數(shù)，避免了復(fù)雜的反三角函數(shù)計(jì)算過(guò)程，具有更低的計(jì)算資源需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，包括：信息采集模塊、目標(biāo)選擇模塊、數(shù)據(jù)篩選模塊和會(huì)遇計(jì)算模塊；

4、所述信息采集模塊用于采集船舶行駛信息，構(gòu)建行駛信息庫(kù)；所述船舶行駛信息包括位置、航向和航速；

5、所述目標(biāo)選擇模塊用于確認(rèn)當(dāng)前船舶位置；

6、所述數(shù)據(jù)篩選模塊用于根據(jù)所述當(dāng)前船舶位置和所述當(dāng)前船舶對(duì)應(yīng)的行駛信息，與所述行駛信息庫(kù)中的其他船舶進(jìn)行會(huì)遇判斷，得到會(huì)遇船舶集合，并將所述會(huì)遇船舶集合中的各個(gè)船舶對(duì)應(yīng)的行駛信息實(shí)時(shí)發(fā)送至所述會(huì)遇計(jì)算模塊；

7、所述會(huì)遇計(jì)算模塊用于計(jì)算所述當(dāng)前船舶與其他船舶的最短會(huì)遇距離和最短會(huì)遇時(shí)間：

8、

9、其中，dcpa表示最短會(huì)遇距離，tcpa表示最短會(huì)遇時(shí)間co表示本船航向、vo表示本船航速、ct表示目標(biāo)船航向、vt表示目標(biāo)船航速、s表示目標(biāo)船相對(duì)本船距離、b表示目標(biāo)船相對(duì)本船方位。

10、優(yōu)選的，所述會(huì)遇計(jì)算模塊還用于計(jì)算航向差，并根據(jù)航向差大小計(jì)算所述最短會(huì)遇距離；

11、cot＝(ct-co)mod?360°

12、當(dāng)cot≤180°時(shí)，最短會(huì)遇距離dcpa式中取“+”，cot＞180°時(shí)短會(huì)遇距離dcpa式中取“－”。

13、優(yōu)選的，所述會(huì)遇計(jì)算模塊還用與根據(jù)航向和航速進(jìn)行預(yù)判斷，當(dāng)ct＝co且vt＝vo時(shí)，兩船相對(duì)速度為零，不進(jìn)行最短會(huì)遇距離和最短會(huì)遇時(shí)間的計(jì)算。

14、優(yōu)選的，當(dāng)通過(guò)所述目標(biāo)選擇模塊確認(rèn)當(dāng)前船舶位置后，所述會(huì)遇計(jì)算模塊還用于將相應(yīng)的間距信息和方位信息發(fā)送至當(dāng)前船。

15、優(yōu)選的，還包括決策生成模塊，所述決策生成模塊用于根據(jù)所述最短會(huì)遇信息產(chǎn)生決策指令。

16、優(yōu)選的，所述決策生成模塊還用于根據(jù)所述最短會(huì)遇距離判斷最短會(huì)遇距離點(diǎn)的目標(biāo)船方位：

17、當(dāng)最短會(huì)遇距離為正時(shí)，目標(biāo)船于當(dāng)前船的船首達(dá)到最短會(huì)遇距離，當(dāng)最短會(huì)遇距離為負(fù)時(shí)，目標(biāo)船于當(dāng)前船的船尾達(dá)到最短會(huì)遇距離。

18、優(yōu)選的，所述決策生成模塊產(chǎn)生的決策指令包括轉(zhuǎn)向角度指令、變速指令和行動(dòng)時(shí)間指令中的一種或多種。

19、優(yōu)選的，所述決策模塊在進(jìn)行決策前根據(jù)所述最短會(huì)遇時(shí)間篩選決策信息；

20、當(dāng)最短會(huì)遇時(shí)間為正時(shí)，表示目標(biāo)船駛向最近會(huì)遇點(diǎn)，當(dāng)最短會(huì)遇時(shí)間為負(fù)時(shí)，表示目標(biāo)船駛離最近會(huì)遇點(diǎn)；

21、所述決策模塊用于篩選出最短會(huì)遇時(shí)間為正的目標(biāo)船，并根據(jù)相應(yīng)信息進(jìn)行決策。

22、一種船舶會(huì)遇決策信息處理方法，包括以下步驟：

23、s1：采集船舶行駛信息，構(gòu)建行駛信息庫(kù)；所述船舶行駛信息包括位置、航向和航速；

24、s2：選擇決策對(duì)象，確認(rèn)當(dāng)前船舶和目標(biāo)船舶；

25、s3：提取所述當(dāng)前船舶和所述目標(biāo)船舶的行駛信息；

26、s4：計(jì)算最短會(huì)遇距離和最短會(huì)遇時(shí)間：

27、

28、其中，dcpa表示最短會(huì)遇距離，tcpa表示最短會(huì)遇時(shí)間；co表示本船航向、vo表示本船航速、ct表示目標(biāo)船航向、vt表示目標(biāo)船航速、s表示目標(biāo)船相對(duì)本船距離、b表示目標(biāo)船相對(duì)本船方位。

29、優(yōu)選的，步驟還包括：s5：根據(jù)所述最短會(huì)遇距離和所述最短會(huì)遇時(shí)間生成決策指令；所述決策指令包括轉(zhuǎn)向角度指令、變速指令和行動(dòng)時(shí)間指令中的一種或多種。

30、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)及方法，能夠根據(jù)會(huì)遇態(tài)勢(shì)的基本參數(shù)直接得到會(huì)遇參數(shù)，避免了復(fù)雜的反三角函數(shù)計(jì)算過(guò)程，具有更低的計(jì)算資源需求，有助于進(jìn)行后續(xù)的復(fù)雜決策過(guò)程；本發(fā)明能夠根據(jù)當(dāng)前船舶位置實(shí)時(shí)計(jì)算與其他船舶的會(huì)遇信息并提供給當(dāng)前船舶，便于船舶自身進(jìn)行決策；此外，本發(fā)明能夠根據(jù)會(huì)遇信息進(jìn)行決策，并生成決策指令下達(dá)至對(duì)應(yīng)的船舶。

技術(shù)特征：

1.一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：信息采集模塊、目標(biāo)選擇模塊、數(shù)據(jù)篩選模塊和會(huì)遇計(jì)算模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述會(huì)遇計(jì)算模塊還用于計(jì)算航向差，并根據(jù)航向差大小計(jì)算所述最短會(huì)遇距離；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述會(huì)遇計(jì)算模塊還用與根據(jù)航向和航速進(jìn)行預(yù)判斷，當(dāng)ct＝co且vt＝vo時(shí)，兩船相對(duì)速度為零，不進(jìn)行最短會(huì)遇距離和最短會(huì)遇時(shí)間的計(jì)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括決策生成模塊，所述決策生成模塊用于根據(jù)所述最短會(huì)遇信息產(chǎn)生決策指令。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述決策生成模塊還用于根據(jù)所述最短會(huì)遇距離判斷最短會(huì)遇距離點(diǎn)的目標(biāo)船方位：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述決策生成模塊產(chǎn)生的決策指令包括轉(zhuǎn)向角度指令、變速指令和行動(dòng)時(shí)間指令中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)，其特征在于，所述決策模塊在進(jìn)行決策前根據(jù)所述最短會(huì)遇時(shí)間篩選決策信息；

9.一種船舶會(huì)遇決策信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種船舶會(huì)遇決策信息處理方法，其特征在于，步驟還包括：s5：根據(jù)所述最短會(huì)遇距離和所述最短會(huì)遇時(shí)間生成決策指令；所述決策指令包括轉(zhuǎn)向角度指令、變速指令和行動(dòng)時(shí)間指令中的一種或多種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶會(huì)遇決策信息處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：信息采集模塊、目標(biāo)選擇模塊、數(shù)據(jù)篩選模塊和會(huì)遇計(jì)算模塊；信息采集模塊用于采集船舶行駛信息，構(gòu)建行駛信息庫(kù)；船舶行駛信息包括位置、航向和航速；目標(biāo)選擇模塊用于確認(rèn)當(dāng)前船舶位置；數(shù)據(jù)篩選模塊用于根據(jù)當(dāng)前船舶位置和當(dāng)前船舶對(duì)應(yīng)的行駛信息，與行駛信息庫(kù)中的其他船舶進(jìn)行會(huì)遇判斷，得到會(huì)遇船舶集合，并將會(huì)遇船舶集合中的各個(gè)船舶對(duì)應(yīng)的行駛信息實(shí)時(shí)發(fā)送至?xí)鲇?jì)算模塊；會(huì)遇計(jì)算模塊用于計(jì)算當(dāng)前船舶與其他船舶的最短會(huì)遇距離和最短會(huì)遇時(shí)間；本發(fā)明能夠根據(jù)會(huì)遇態(tài)勢(shì)的基本參數(shù)直接得到會(huì)遇參數(shù)，避免了復(fù)雜的反三角函數(shù)計(jì)算過(guò)程，具有更低的計(jì)算資源需求。

技術(shù)研發(fā)人員：李兆斌,喻緒明,王星月,孫靈遠(yuǎn),唐凱,張夢(mèng)雯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七零七研究所九江分部
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5