[发明专利]一种基于安全领域的船舶自主航行避碰方法

权利要求书

1.一种基于安全领域的船舶自主航行避碰方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，使用格栅法对电子海图进行网格划分以描述海洋环境；

S2，设定三个不同大小的安全领域，分别是反应式避碰安全区域、协商式避碰安全区域和紧急式避碰安全区域，判断出本船与他船之间的距离，根据本船与他船之间的距离远近判断出本船当前所处安全领域；利用本船与他船的地理坐标和航行参数确定出两船之间的会遇局面，从而确定两船避碰策略；

若两船的避碰策略为协商式避碰，则根据国际海上避碰规则的规定进行避碰；

若两船的避碰策略为反应式避碰，则利用本船与他船的地理坐标和航行参数在状态空间下规划出本船的最佳避碰路线；

若两船的避碰策略为紧急式避碰，则本船以本船与他船之间连线的反方向、以本船航行允许的最大航速快速驶离他船。

2.根据权利要求1所述的基于安全领域的船舶自主航行避碰方法，其特征在于，步骤S2中，利用本船与他船的地理坐标和航行参数确定出两船之间的会遇局面的具体步骤为：

首先，利用本船与他船的地理坐标和航行参计算出他船相对于本船的真方位角；

然后，根据他船相对于本船的真方位角的大小来划分两船之间的会遇局面。

3.根据权利要求2所述的基于安全领域的船舶自主航行避碰方法，其特征在于，本船与他船之间的会遇局面包括对遇、交叉和追越；

当他船相对于本船的真方位角为0-15°或345°-360°时，本船与他船之间的会遇局面为对遇；

当他船相对于本船的真方位角为15°-135°或225°-345°时，本船与他船之间的会遇局面为交叉；

当他船相对于本船的真方位角为135°-225°时，本船与他船之间的会遇局面为追越。

4.根据权利要求1所述的基于安全领域的船舶自主航行避碰方法，其特征在于，步骤S2中，利用本船与他船的地理坐标和航行参数在状态空间下规划出本船的最佳避碰路线的具体步骤为：

首先，根据本船与他船的航行参数，以他船为几何中心在他船四周构建出一个矩形区域，将该矩形区域作为本船航行的潜在危险区域；

然后，计算出本船的最佳避碰航向角；

然后，根据本船航行的潜在危险区域大小，将本船的最佳避碰航向角、航速以及他船的航向和航速利用速度障碍法在状态空间下规划出本船的最佳避碰路线。

5.根据权利要求1所述的基于安全领域的船舶自主航行避碰方法，其特征在于，所述本船的最佳避碰航向角的计算公式为：F＝max(α*DCPA+β*R+γ*v_i)，其中，α、β、γ为设定的权重参数，R为本船与他船运动中的最短距离，v_i为速度转向角，DCPA为最近会遇距离，F是目标函数，F的大小代表航行安全度和经济性，

选择F最大时的速度转向角为最佳避碰航向角。