[发明专利]一种基于AIS的船舶危险预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于AIS的船舶危险预警系统，包括：

外部信息监控设备，用于监测采集AIS船舶数据以及温湿度、风向、风力大小信息；

船舶航迹预测模块，用于以历史数据为基础，利用船舶位置的变化规律对船舶航迹进行首次预测，并基于船舶速度、航向、风速、风向、流速流向等信息，利用船舶的运动规律对航迹进行预测，最后融合两个预测结果，得到综合的航迹预测值；

船舶实时航行风险指标计算模块，用于根据预测得到的本船与目标碍航物的预测航迹，利用插值法得到对应时间的船舶位置，以对本船与目标碍航物的AIS船位进行同步，并快速计算出DCPA及TCPA；

船舶危险预警模块，用于根据获得的DCPA与TCPA对船舶航行的碰撞风险进行量化评价，并以此作为预警判断的依据。

2.如权利要求1所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于：所述船舶航迹预测模块进一步包括：

首次航迹预测单元，用于以历史数据为基础，利用船舶位置的变化规律对船舶航迹进行首次预测，得到首次航迹预测值，所述历史数据指上一时刻船舶位置或上一次预测航迹位置；

航迹预测值计算单元，用于基于船舶速度、航向、风速、风向、流速流向信息，利用船舶的运动规律对航迹进行预测，得到计算的航迹预测值；

融合单元，用于将首次航迹预测值与计算航迹预测值多次融合后得到综合的航迹预测值。

3.如权利要求2所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于：所述航迹预测值计算单元具体用于：

基于采集获得的船舶船速、航向得到位置变换向量a；

基于采集获得的风速、风向、船舶大小等得到位置变换向量b；

基于采集的流速、流向等得到位置变换向量c；

将三个位置变换值进行矢量叠加得到计算的航迹预测值。

4.如权利要求3所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于：所述船舶实时航行风险指标计算模块具体用于：

根据目标碍航物与本船的相对位置及本船的航向航速建立坐标系计算出目标碍航物的航迹；

将本船和目标碍航物航迹信息中的预测点以时间为序，依次对预测点之间的伪预测距离进行计算，当伪预测距离的单调性由递减变为递增时，得到伪DCPA的值及对应的本船和目标碍航物的预测点；

以伪DCPA对应的本船预测点的信息为准，选取本船预测点前后若干个本船预测点，利用插值法对目标碍航物的预测点信息进行时间同步处理，计算本船预测点对应的本船与目标碍航物的真实预测距离，当预测距离的单调性由递减变为递增时，得到预测点的DCPA值及对应的本船预测点，达到最小会遇距离时的时间T即为最小会遇时间TCPA。

5.如权利要求4所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于：以本船为原点建立坐标系，得到T0时刻目标碍航物坐标（x0，y0），经过t时间，得到T1时刻目标物坐标（x1，y1），根据本船航向及航速将T1时刻坐标系进行位移变换得到目标碍航物坐标（x2，y2），从而得到本船与目标碍航物的相对航向及相对速度。

6.如权利要求4所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于，所述船舶危险预警模块进一步包括：

空间碰撞危险度计算单元，用于利用本船与目标碍航物的最小安全距离与实时DCPA值计算获得空间碰撞危险度；

时间碰撞危险度计算单元，用于利用以30度最大舵角转向，旋回至本船航向与目标碍航物的航向平行时所需要的时间，与实时TCPA的值计算获得时间碰撞危险度；

危险度综合单元，用于将得到的空间碰撞危险度与时间碰撞危险度进行综合，得到船舶的实时碰撞风险，根据计算得到的实时风险值实现对船舶事故风险的预警。

7.如权利要求5所述的一种基于AIS的船舶危险预警系统，其特征在于，所述空间碰撞危险度计算单元通过建立如下模型计算空间碰撞危险度：

其中，为空间碰撞危险度集，最大安全距离。