一種基于碰撞分類檢測的船舶安全預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于碰撞分類檢測的安全預(yù)警方法，屬于計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)河航運(yùn)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)性和服務(wù)性產(chǎn)業(yè)，是綜合運(yùn)輸體系的重要組成部 分。在近年國家經(jīng)濟(jì)增長帶動航運(yùn)業(yè)快速發(fā)展的同時，水上交通安全形勢也變得更加嚴(yán)峻。 隨著海事信息化的發(fā)展，監(jiān)管重點(diǎn)由事后應(yīng)急向事前預(yù)警轉(zhuǎn)變。船舶的智能防撞預(yù)警技術(shù) 作為智能船舶的關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)槟軌虼蠓葴p少海上交通事故、提高航行的安全性而受到 人們的日益關(guān)注。
[0003] 目前船舶的碰撞檢測常使用距離、時間或其他相關(guān)的指標(biāo)作為判斷條件，其算法 有安全角度算法、安全區(qū)域算法、安全距離算法、碰撞時間算法和數(shù)據(jù)挖掘等。安全距離算 法、安全角度算法和安全區(qū)域算法只能針對直線碰撞的問題；數(shù)據(jù)挖掘方法需建立知識庫； 碰撞時間算法雖能解決各個方向的碰撞問題，但是算法復(fù)雜、運(yùn)算代價大，不易實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于碰撞分類檢測的安全預(yù)警 方法，直觀、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)船舶航行中的危險，預(yù)防水上交通事故的發(fā)生。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種基于碰撞分類檢測的船舶安全預(yù)警方法，包括以下步驟：
[0007] (a)、基于已創(chuàng)建的船舶航道三維虛擬場景，獲取船舶的狀態(tài)信息；
[0008] (b)、依據(jù)船舶的相對行駛方向角對碰撞類型進(jìn)行分類；
[0009] (c)、采用不同的碰撞類型判斷方法，計算船舶間的最小安全距離；
[0010] (d)、進(jìn)行碰撞判斷，對處于危險情況的船舶發(fā)出安全警告。
[0011] 其中，所述步驟（a)中運(yùn)動船舶的狀態(tài)信息包括船舶的位置、運(yùn)動速度、運(yùn)動方向 和歷史運(yùn)動軌跡。
[0012] 其中，所述步驟（b)中依據(jù)船舶的相對行駛方向角對碰撞類型進(jìn)行分類，包括以 下步驟：
[0013] (bl)、根據(jù)步驟（a)中船舶的狀態(tài)信息，任意i條船舶位置為（Ix1, Iy1),速度為 (vxl，vyl)，j條船舶位置（lx.j，Iy j)，速度為（vXJ，vyJ)，兩船舶的相對角為α P α j，行駛方向 角為P j，相對行駛方向角為G j，求出兩船舶的相對行駛方向角，當(dāng)αι> 〇時， Qi= α，當(dāng) CiiCO 時，Θ i= β 廠(1;，QiG [-180° ,180° )，當(dāng) α』>0 時，Θ j = α .廠3 j，當(dāng)α j< 0時，Q j= 3 .廠α j，Q je [_180°，180° )，其中，兩條船舶的相對角：
1兩條船舶的行駛方向 角： Λ'? Λ/
[0014] (b2)、根據(jù)兩船舶的相對行駛方向角，進(jìn)行相對分析，將船舶碰撞類型分為五種類 型：① I Θ」>90。，I Θ J >90。，兩船舶遠(yuǎn)離；② I Θ」>90。，I Θ J <90。，θι; Θ J 同號，兩船舶可能并線或交叉相遇；③I θ」>90°，I θ」< 90° ,Q1, Q j異號，兩船舶 可能直線相遇或彎道相遇；④I Θ」< 90。，I Θ」< 90。，θ Θ j同號，兩船舶可能并線 或交叉相遇；⑤I Θ i I < 90。，I Θ j I < 90。，θ Θ j異號，兩船舶可能直線相遇或彎道相 遇。
[0015] 其中，所述步驟（c)中采用不同的碰撞類型判斷方法，計算船舶間最小安全距離， 包括以下步驟：
[0016] (cl)、當(dāng)船舶相互遠(yuǎn)離，此情況船舶不會發(fā)生碰撞，不做判斷；
[0017] (c2)、當(dāng)兩船舶可能并線或交叉相遇，存在碰撞可能，根據(jù)
算碰撞點(diǎn)位置（Ix。，ly。)，再根據(jù)
葷出兩條船舶到達(dá)碰撞點(diǎn)的時間；
[0018] (c3)、當(dāng)兩條船舶可能直線相遇或彎道相遇，存在碰撞可能，兩條船舶的最小安全 距離 Di= D rsin Θ ;，其
[0019] 其中，所述步驟（d)中進(jìn)行碰撞判斷，對處于危險情況的船舶發(fā)出安全警告，包括 以下步驟：
[0020] (dl)、當(dāng)兩條船舶可能并線或交叉相遇時，根據(jù)步驟（c2)兩條船舶到達(dá)碰撞點(diǎn)的 時間，如果ITTX 1-TTXjI < α，則發(fā)出碰撞警告；
[0021] (d2)、當(dāng)兩條船舶可能直線或彎道相遇時，根據(jù)步驟（c3)兩條船舶間最小安全距 離，如果Di< β，則發(fā)出碰撞警告。
[0022] 其中，所述步驟（dl)中α為10s，所述步驟（d2)中β為最小安全距離，為10m。
[0023] 本發(fā)明提供一種基于碰撞分類檢測的安全預(yù)警方法，能夠直觀、準(zhǔn)確地預(yù)判出在 航道三維場景中處于潛在碰撞危險中的船舶，該方法具有準(zhǔn)確性、低運(yùn)算代價及低干擾率， 有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的基于碰撞分類檢測的船舶安全預(yù)警方法的流程圖。
[0025] 圖2是本發(fā)明的航道中船舶可能的航行狀態(tài)圖。
[0026] 圖3是本發(fā)明的基于船舶相對行駛情況的5種碰撞類型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地 說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028] 如圖1-3所示，一種基于碰撞分類檢測的船舶安全預(yù)警方法，包括以下步驟：
[0029] (a)、基于已創(chuàng)建的船舶航道三維虛擬場景，獲取船舶的狀態(tài)信息；
[0030] (b)、依據(jù)船舶的相對行駛方向角對碰撞類型進(jìn)行分類；
[0031] (c)、采用不同的碰撞類型判斷方法，計算船舶間的最小安全距離；
[0032] (d)、進(jìn)行碰撞判斷，對處于危險情況的船舶發(fā)出安全警告。
[0033] 其中，所述步驟（a)中運(yùn)動船舶的狀態(tài)信息包括船舶的位置、運(yùn)動速度、運(yùn)動方向 和歷史運(yùn)動軌跡。
[0034] 其中，所述步驟（b)中依據(jù)船舶的相對行駛方向角對碰撞類型進(jìn)行分類，包括以 下步驟：
[0035] (bl)、根據(jù)步驟（a)中船舶的狀態(tài)信息，任意i條船舶位置為（Ix1, Iy1),速度為 (vxl，vyl)，j條船舶位置（lx.j，Iy j)，速度為（vXJ，vyJ)，兩船舶的相對角為α P α j，行駛方向 角為P j，相對行駛方向角為G j，求出兩船舶的相對行駛方向角，當(dāng)αι> 〇時， Qi= α，當(dāng) CiiCO 時，Θ i= β 廠(1;，QiG [-180° ,180° )，當(dāng) α』>0 時，Θ j = α .廠3 j，當(dāng)α j< 0時，Q j= 3 .廠α j，Q je [_180°，180° )，其中，兩條船舶的相對角： ，兩條船舶的行駛方向 j - - ?
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