[发明专利]一种时空感知的船舶碰撞风险智能预警方法

权利要求书

1.一种时空感知的船舶碰撞风险智能预警方法，其特征在于，所述时空感知的船舶碰撞风险智能预警方法包括：

步骤一：根据船舶的运行速度V，船舶长度L计算船舶的安全运行领域；

步骤二：根据目标船舶的领域面积与其他船舶的位置，判断进行碰撞预警的目标船舶与之周围的船舶对象集合A中的船舶有哪些直接包含于进行碰撞检测的目标船舶的领域内，将这些船舶记为集合i；

步骤三：通过循环遍历，找出除集合i外集合A领域与目标船舶领域相交的船舶，船舶记为集合o；

所述相交判断方法包括：

(1)以目标船舶为原点，利用目标船舶领域长轴长centricLal；目标船舶领域短轴长centricSal；中心点(目标船舶位置)(sx，sy)；目标船舶船首向(角度α)进行判断的船舶的长轴长otherLal；进行判断的船舶的短轴长otherSal；进行判断的船舶位置(x，y)；进行判断的船舶船首向(角度β)得到其关于椭圆领域的椭圆方程：

(2)根据目标船舶与进行判断船舶的位置关系，得出判断船舶的椭圆领域，然后对该椭圆领域进行简化，变成一个椭圆内接菱形；计算出椭圆内接菱形四条边对应的直线方程表达式；

所述椭圆内接菱形上下左右这4条边的计算方法包括：

1)、α＝90-船首向差值，进行判定船舶β-目标船舶α；

2)、通过以目标船舶位置为原点，建立直角坐标系，所以可以得到进行判定船舶对应的位置(x，y)；

3)、计算4个点；

对于点A和B：

a＝sinα*半长轴长；A＝(x-b，y-a)；b＝cosα*半轴长；B＝(x+b，y+a)

对于点C和D：

b＝sinα*短半轴长；C＝(x-b，y+a)；a＝cosα*短半轴长；D＝(x+b，y-a)；

4)、两点组成一条直线A与C、D；B与C、D，可根据两点式得到方程(x1，y1)，(x2，y2)变成一般式：

Ax+By+C＝0；

(y2-y1)*x–(x2-x1)*y–(y2-y1)*x1+(x2-x1)*y1＝0；

A＝(y2-y1)；B＝-(x2-x1)；C＝–(y2-y1)*x1+(x2-x1)*y1；

5)、将求得的直线方程与目标椭圆的方程联立，变成一个一元二次方程：

6)、通过求判别式，求解直线与椭圆是否有交点，Δ1有两个交点，Δ＝1有一个交点，Δ1没有交点：

7)、如果有交点，得判断是否在进行判定船舶的内部；通过求根公式判断x是否在x1与x2的范围内；如果在范围内，则说明直线与椭圆相交，即目标椭圆与进行判断的椭圆相交；如果不在范围内，就判断其他未进行判断的线是否与椭圆相交；只要存在一条相交的直线，说明两椭圆相交，若四条直线都未与目标椭圆相交，则说明这两个椭圆不相交；

(3)根据集合i的集合数量与集合o中的集合数量相加得到可能与目标船舶发生碰撞的船的总数，再与密度阈值MinPts比较，来判断目标船舶可能发生碰撞的危险级别；

步骤四：输出可能与目标船舶产生碰撞的船舶的集合；船舶可能产生碰撞的危险级别。

2.如权利要求1所述时空感知的船舶碰撞风险智能预警方法，其特征在于，步骤一中，所述船舶安全领域计算方法包括：

根据实际情况，可以把船舶领域简化为椭圆，所以根据V和L得到长轴长LAL和短轴长SAL：

Epsilon＝π*LAL*SAL。

3.如权利要求1所述时空感知的船舶碰撞风险智能预警方法，其特征在于，步骤二中，所述集合A包括：

根据资料显示，商用、民用船舶的速度一般不会超过30海里/小时，即54公里/小时，船长一般不会超过300米；所以可以在目标船舶的椭圆领域基础上，再外接多个以最大速度54公里/小时和最大船长300米作为参数计算出来的椭圆领域，两者相结合就是选取对象集合A的范围。