[发明专利]一种船舶避碰环境建模方法

说明书

本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，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；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。本发明通过建立地图数值矩阵，获取障碍船信息将静态和动态障碍物的信息进行叠加，能够让自主航行系统生成既符合国际避碰规则又可避开静态障碍物的船舶避碰策略，不同于传统的避碰环境建模过程，符合航海实际情况，避碰决策不需要考虑因障碍物种类的不同而设置额外的避碰决策分类，减少操作量，提高决策效率。

技术领域

本发明涉及无人船舶航行技术领域，尤其涉及一种船舶避碰环境建模方法。

背景技术

随着海上运输日益繁忙，海上运输船舶数量不断增加，船舶大型化、高速化趋势越发明显，船舶会遇的几率大大增加，这也导致大量海上意外事故的发生，其中占主要部分的是船舶碰撞事故。船舶领域客观存在，是海上交通工程学的重要研究内容之一。船舶领域理论由最初的“绝大多数后续船舶驾驶人员避免进入前一艘船舶周围的领域”发展为后来的“一艘船舶周围的水域，该船驾驶员将他船和静止目标保持在该水域之外，是任何一艘船舶保持航行安全所需要的水域”，并在此基础上建立了开阔水域中各种会遇形势并存的船舶领域模型。船舶领域是船舶行为的重要内容，船舶行为又是船舶交通研究的基础。

目前船舶领域已广泛应用于船舶避碰、航道设计、通航能力、危险度评估、港口锚地的规划及海上交通水域中离岸设施的建立等项目研究中。船舶领域的研究提供船舶在航行、操纵方面的宏观规律，为制定有关法规、研制助航仪器设备、规划船舶交通等提供了理论依据，也是保证海上交通安全和提高海上交通效率的需要。

在研究船舶避碰时，良好的环境建模，能够让避碰决策事半功倍，船舶领域的概念在此应用上有一定的局限性，但是现有技术中的船舶领域或动界一般是用于判断碰撞危险，船舶领域或动界是船舶的属性，只能代表部分动态障碍物。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，解决现有技术中无法引导船舶采取合适的避碰行为策略、缺少对非船舶的静态和动态障碍物的描述的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，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；

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。

在本发明的一种示例性实施例中，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。

在本发明的一种示例性实施例中，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。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S20包括：