一种船舶会遇决策信息处理系统及方法与流程

本发明涉及决策信息处理，更具体的说是涉及一种船舶会遇决策信息处理系统及方法。

背景技术：

1、船舶避碰决策方法中，最近会遇距离dcpa用以确定会遇两船是否存在危险，到达最近会遇距离时间tcpa用以确定危险的程度，二者是船舶避碰中的两个重要量值，且具有几何客观性。

2、目前，dcpa和tcpa计算方法从航海实践的雷达标绘方法中总结提取，采用解三角形计算方法，完成较简单的dcpa、tcpa计算已经足够，然而自动避碰决策中较复杂的应用便会显其不足。特别是当计算方法中存在反三角函数时，当用以预算行动所得dcpa、tcpa时，两船位置关系发生变化，新会遇参数也要用反三角函数计算，如此会因为角度的象限区别，表达式出现很多分支；当转向角度或变速指令、行动时间等行动参数作为待定量由一组dcpa、tcpa等式或不等式求解时，式中的角度反又是根据待定量来判断所属象限，这大大增加了决策的计算复杂性，使得决策系统在处理数据和执行计算任务时很容易到达性能瓶颈，且难以保证决策的实时性。

3、因此，如何降低计算复杂度以及资源消耗是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种船舶会遇决策信息处理系统，能够根据会遇态势的基本参数直接得到会遇参数，避免了复杂的反三角函数计算过程，具有更低的计算资源需求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种船舶会遇决策信息处理系统，包括：信息采集模块、目标选择模块、数据筛选模块和会遇计算模块；

4、所述信息采集模块用于采集船舶行驶信息，构建行驶信息库；所述船舶行驶信息包括位置、航向和航速；

5、所述目标选择模块用于确认当前船舶位置；

6、所述数据筛选模块用于根据所述当前船舶位置和所述当前船舶对应的行驶信息，与所述行驶信息库中的其他船舶进行会遇判断，得到会遇船舶集合，并将所述会遇船舶集合中的各个船舶对应的行驶信息实时发送至所述会遇计算模块；

7、所述会遇计算模块用于计算所述当前船舶与其他船舶的最短会遇距离和最短会遇时间：

8、

9、其中，dcpa表示最短会遇距离，tcpa表示最短会遇时间co表示本船航向、vo表示本船航速、ct表示目标船航向、vt表示目标船航速、s表示目标船相对本船距离、b表示目标船相对本船方位。

10、优选的，所述会遇计算模块还用于计算航向差，并根据航向差大小计算所述最短会遇距离；

11、cot＝(ct-co)mod 360°

12、当cot≤180°时，最短会遇距离dcpa式中取“+”，cot＞180°时短会遇距离dcpa式中取“－”。

13、优选的，所述会遇计算模块还用与根据航向和航速进行预判断，当ct＝co且vt＝vo时，两船相对速度为零，不进行最短会遇距离和最短会遇时间的计算。

14、优选的，当通过所述目标选择模块确认当前船舶位置后，所述会遇计算模块还用于将相应的间距信息和方位信息发送至当前船。

15、优选的，还包括决策生成模块，所述决策生成模块用于根据所述最短会遇信息产生决策指令。

16、优选的，所述决策生成模块还用于根据所述最短会遇距离判断最短会遇距离点的目标船方位：

17、当最短会遇距离为正时，目标船于当前船的船首达到最短会遇距离，当最短会遇距离为负时，目标船于当前船的船尾达到最短会遇距离。

18、优选的，所述决策生成模块产生的决策指令包括转向角度指令、变速指令和行动时间指令中的一种或多种。

19、优选的，所述决策模块在进行决策前根据所述最短会遇时间筛选决策信息；

20、当最短会遇时间为正时，表示目标船驶向最近会遇点，当最短会遇时间为负时，表示目标船驶离最近会遇点；

21、所述决策模块用于筛选出最短会遇时间为正的目标船，并根据相应信息进行决策。

22、一种船舶会遇决策信息处理方法，包括以下步骤：

23、s1：采集船舶行驶信息，构建行驶信息库；所述船舶行驶信息包括位置、航向和航速；

24、s2：选择决策对象，确认当前船舶和目标船舶；

25、s3：提取所述当前船舶和所述目标船舶的行驶信息；

26、s4：计算最短会遇距离和最短会遇时间：

27、

28、其中，dcpa表示最短会遇距离，tcpa表示最短会遇时间；co表示本船航向、vo表示本船航速、ct表示目标船航向、vt表示目标船航速、s表示目标船相对本船距离、b表示目标船相对本船方位。

29、优选的，步骤还包括：s5：根据所述最短会遇距离和所述最短会遇时间生成决策指令；所述决策指令包括转向角度指令、变速指令和行动时间指令中的一种或多种。

30、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种船舶会遇决策信息处理系统及方法，能够根据会遇态势的基本参数直接得到会遇参数，避免了复杂的反三角函数计算过程，具有更低的计算资源需求，有助于进行后续的复杂决策过程；本发明能够根据当前船舶位置实时计算与其他船舶的会遇信息并提供给当前船舶，便于船舶自身进行决策；此外，本发明能够根据会遇信息进行决策，并生成决策指令下达至对应的船舶。

技术特征：

1.一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，包括：信息采集模块、目标选择模块、数据筛选模块和会遇计算模块；

2.根据权利要求1所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，所述会遇计算模块还用于计算航向差，并根据航向差大小计算所述最短会遇距离；

3.根据权利要求2所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，所述会遇计算模块还用与根据航向和航速进行预判断，当ct＝co且vt＝vo时，两船相对速度为零，不进行最短会遇距离和最短会遇时间的计算。

4.根据权利要求1所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，还包括决策生成模块，所述决策生成模块用于根据所述最短会遇信息产生决策指令。

6.根据权利要求5所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，所述决策生成模块还用于根据所述最短会遇距离判断最短会遇距离点的目标船方位：

7.根据权利要求5所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，所述决策生成模块产生的决策指令包括转向角度指令、变速指令和行动时间指令中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的一种船舶会遇决策信息处理系统，其特征在于，所述决策模块在进行决策前根据所述最短会遇时间筛选决策信息；

9.一种船舶会遇决策信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种船舶会遇决策信息处理方法，其特征在于，步骤还包括：s5：根据所述最短会遇距离和所述最短会遇时间生成决策指令；所述决策指令包括转向角度指令、变速指令和行动时间指令中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种船舶会遇决策信息处理系统及方法，该系统包括：信息采集模块、目标选择模块、数据筛选模块和会遇计算模块；信息采集模块用于采集船舶行驶信息，构建行驶信息库；船舶行驶信息包括位置、航向和航速；目标选择模块用于确认当前船舶位置；数据筛选模块用于根据当前船舶位置和当前船舶对应的行驶信息，与行驶信息库中的其他船舶进行会遇判断，得到会遇船舶集合，并将会遇船舶集合中的各个船舶对应的行驶信息实时发送至会遇计算模块；会遇计算模块用于计算当前船舶与其他船舶的最短会遇距离和最短会遇时间；本发明能够根据会遇态势的基本参数直接得到会遇参数，避免了复杂的反三角函数计算过程，具有更低的计算资源需求。

技术研发人员：李兆斌,喻绪明,王星月,孙灵远,唐凯,张梦雯
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七零七研究所九江分部
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5