[发明专利]一种船舶避碰环境建模方法

权利要求书

1.一种船舶避碰环境建模方法，其特征在于，其包括：

S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；所述第一地图数值矩阵中的元素为第一数值或第二数值，第一数值表示可航行区域的数值，第二数值表示不可航行区域的数值，第一数值小于第二数值；

S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；

S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；

S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型；

步骤S30包括：

S31、根据本船信息和障碍船舶信息计算障碍船的四元动态船舶领域，并按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值，得到第二地图第一子数值矩阵；

S32、根据障碍船与本船的船速比以及障碍船的航向，船长，船宽，计算第一避碰缓冲区域；

S33、结合国际避碰规则对所述第一避碰缓冲区域进行修正，得到第二避碰缓冲区域；

S34、将第二地图第一子数值矩阵中对应第二避碰缓冲区域所在区域的元素由内向外利用渐变数值进行替换，得到第三地图数值矩阵。

2.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S10包括：

S11、获取规划路径的起点和终点；

S12、按照起点和终点在电子海图中的静态障碍物获取路径规划范围内的海图数据；

S13、根据路径规划范围内的海图数据利用第一数值和第二数值按照矩阵形式进行替换，生成相应的第一地图数值矩阵。

3.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S20包括：

对于第一地图数值矩阵中不可航行区域的边界利用第三数值和第四数值由内向外依次进行扩展；

其中扩展用的第三数值和第四数值为不同于第一数值和第二数值的两个不等的数值，且第三数值和第四数值的大小介于第一数值和第二数值之间。

4.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述障碍船舶信息包括：位置，航速，航向，船长，船宽，转向率。

5.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述第一避碰缓冲区域和第二避碰缓冲区域均为四边形区域，区域范围大于四元动态船舶领域的范围。

6.如权利要求5所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S32中的第一避碰缓冲区域的计算包括：

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf计算公式为：

R_bf＝R_fore+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba计算公式为：

R_ba＝R_aft+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl计算公式为：

R_bl＝R_starb+ω*obsW；

第一避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br计算公式为：

R_br＝R_port+ω*obsW；

其中，R_fore为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径，R_aft为四元动态船舶领域的纵向半径的后半径，R_starb为四元动态船舶领域的横向半径的左半径，R_port为四元动态船舶领域的横向半径的右半径，k为障碍船与本船的船速比，obsL为障碍船的船长，ω为障碍船的转向率，obsW为障碍船的船宽。