基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法与流程

技术特征：
1.基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法，其特征包括如下步骤：s1)确定基于视觉投影的船舶碰撞态势模型：利用速度的叠加原理将本船的运动速度叠加至来船上，来船的运动速度为相对恒定合速度v，并且拟以相对恒定合速度通过船舶领域，两会遇船舶的连线的距离s为两船的相对距离，将本船与来船的相对速度与相对距离利用黎曼球面进行视觉投影，搭建出非欧空间下的船舶会遇模型，将实时的船舶碰撞风险进行可视化呈现；s2)搭建二维平面横渡船渡江模型：a、渡船a穿越长江下游上行船交通流会遇模型分析；b、渡船a穿越长江上游下行船交通流会遇模型分析；c、渡船a的横渡模型；s3)渡船a穿越顺航道的船舶的会遇风险分析。2.根据权利要求1所述的基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法，其特征在于，步骤s2中所述渡船a穿越长江与顺航道船舶交通流分析包括渡船a与顺航道的下游上行船舶的两船与船舶a抵达航道通航分隔带时会遇长江上游下行船舶两种会遇场景：a、渡船a在长江北岸，长江北岸的航道宽度为渡船a距离航道内通航船舶的垂直距离为已知渡船a的船速为v
a
，舶领域的半径为r。渡船a在渡江的过程中会遇船舶b与船舶c，船舶b与船舶c的船舶间隙为s1，长江下游上行交通流前方的船舶b的船速为v
b
与渡船a的相对距离为r1，经速度的合成得到船舶b相对于渡船a的航速的航速为v
ab
，后边船舶c的航速为v
c
，与渡船a的相对距离为r2，经速度的合成得到船舶c相对于渡船a的航速为v
ac
，假定下游上行交通流的流向为090
°
，渡船为了在密集交通流安全横渡应采取合适的渡船时机以及合适的横渡角θ1；b、渡船a从长江北岸航行至通航分隔带时，允许渡船在通航分隔带短暂的停留，以便进行航向和航速的改变或者等待合适的渡船时机，渡船a在抵达通航分隔带之后进行航向与航速的改变，此时渡船a的航速为v
a1
，渡船将会遇长江上游下行的船舶，左舷船舶d，右舷船舶e和船舶f，船舶d与船舶e的船舶间隙为s2，船舶d的航速为v
d
，将渡船的航速与船舶d的航速进行速度的合成得到在相对运动中船舶d的运动速度为v
da1
，两船之间相对距离为r3。同理，后船e的运动速度为v
e
，经过速度的合成，船舶e在相对于渡船a的相对运动下的合速度为v
ea1
，两船之间的平面相对距离为r4，船f的运动速度为v
f
，经过速度的合成，船舶f在相对于渡船a的相对运动下的合速度为v
fa1
，两船之间的平面相对距离为r5，假定长江上游下行的船舶的航向为270
°
，渡船a为了安全横渡采取的横渡角θ2。3.根据权利要求1或2所述的基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法，其特征在于，步骤s3所述渡船a穿越顺航道的船舶的会遇风险分析包括两种情况：a、渡船a穿越顺航道的上行船舶的会遇风险分析：a1：针对长江下游上行的船舶航速根据不同船舶差异以及不同的水流气象条件，选取不同的船速进行讨论，计算渡船的会遇风险对交通流船舶间隙的计算范围,计算过程中分别对船舶间隙取不同的间隔距离进行计算，在第一段渡船穿越下游上行船舶的航段时，根据采取的渡船横渡角，得出最终会遇风险场景为s*v
t
*θ
t
种情况；
a2：将上述航道通航信息导入matlab渡江模型会遇风险平台中可分别计算出在不同交通流流速、船舶间隙以及渡船横渡角下渡船与航道内船舶的会遇风险，将matlab得到的会遇风险进行统计分级得到三种渡线等级，即非常危险、危险、安全，利用风险分层等级对不同交通流航速下的会遇情况渡船采取的渡线方案进行标注与评定该渡线的风险等级，选取风险等级最小的模型进行横渡；b、渡船a穿越顺航道的下行船舶的碰撞风险分析：b1：渡船a进入到通航分隔带内，将会面临从长江上游下行的船舶交通流，本专利在具体计算中分别选取船舶不同的交通流进行计算，由于渡船会遇的船舶是长江上游下行的船舶交通流，所以在交通流航速的选择上将会大于渡船面对长江下游上行船舶交通流航速，渡船抵达航道通航分隔带时可以选择短暂停留以等待合适的渡船时机或者调整到合适的渡船角度，若渡船时机成熟也可采取直接横渡，横渡角角度为左舷或右舷与通航分隔带有较小的夹角时横渡，最终渡船最终会遇风险场景为s*v
t
*θ
t
种情况；b2：在渡线时机选择上选取的渡线时机为当交通流的三船的首船船舶渡船与长江彼岸的垂向线时，渡船开始横渡，经计算当前船d船舶渡船垂向线时渡船采取横渡角为上述角度时与渡船的会遇风险值小于0.01，对上游下行船舶交通流计算时不考虑渡船与首船的会遇风险，当船舶间隙较小时船舶e顺利通过渡船船首，船舶f会与渡船之间的会遇风险较高，重点分析渡船a与船舶f之间的会遇风险，以求得最佳渡线。4.根据权利要求2或3所述的基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法，其特征在于，所述横渡角θ1的取值范围为θ1∈[0,40]，所述横渡角θ2取值范围为θ2∈[320,360]∪[0,40]。

技术总结
本发明提出一种基于船舶交通流的内河渡线会遇风险识别及决策方法，渡线方案即渡线间隔时长及渡线路径与船舶会遇风险感知和决策通过构建新的模型进行量化研究，构建基于视觉感知的船舶会遇风险模型，将之与传统模糊综合风险评价模型进行类比，对渡线方案与实际船舶交通流的会遇风险进行识别和决策，提出满足效率和安全的渡线方案，本发明对现有风险较大的渡线方案进行优化，并提出实际船舶交通流与渡线方案的匹配原则与量化计算方法。线方案的匹配原则与量化计算方法。线方案的匹配原则与量化计算方法。


技术研发人员：陈蜀喆 朱联钟 邓志鹏 秦国鹏
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2022/4/5