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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明提供一种面向多智能船的分布式自主协同避碰方法。主要包括：基于船舶碰撞危险度模型构建本船的危险船舶列表；判断所述本船的危险船舶列表是否为空；根据本船与目标船舶的航行信息划分会遇态势；根据会遇态势确定每艘船舶的避碰责任系数；基于ORCA算法构造出本船与所有危险船舶的交互避碰空间；选择偏离当前航向最小的速度矢量作为最优速度矢量；清空危险船舶列表。本发明能够对船舶周围的交通态势进行连续的感知、决策和响应，使每艘智能船舶都可基于有限的感知信息独立自主地进行分布式协同避碰，且船舶之间不需要沟通协调，不仅降低了船舶之间的碰撞风险，而且节省了船舶之间的通信成本。

主权项：1.一种面向多智能船的分布式自主协同避碰方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取本船及可见域内所有目标船舶的航行信息，所述航行信息包括位置、航向以及航速；S2、根据本船位置和终点位置计算本船的期望速度矢量；S3、计算本船与目标船舶的最小会遇距离、最小会遇时间、船舶安全域以及相对方位，基于船舶碰撞危险度模型构建本船的危险船舶列表；S4、判断所述本船的危险船舶列表是否为空，如果本船的危险船舶列表为空执行S5，否则执行S6；S5、判断本船是否到达终点，如果本船到达终点位置，结束此次航行；否则，以当前期望速度矢量继续航行，在经历一个决策周期后执行S1；S6、判断所述本船的危险船舶列表中船舶的个数是否大于1，如果列表中船舶的个数等于1执行S7，否则执行S9；S7、根据本船与目标船舶的航行信息，参考国际海上避碰规则，划分会遇态势；S8、根据会遇态势确定每艘船舶的避碰责任系数，执行S10；S9、确定每艘船舶承担相同的避让责任系数；S10、获取智能船舶每次做决策的决策周期；S11、将船舶安全域、决策周期、避让责任系数作为ORCA算法的输入，构造出本船与所有危险船舶的交互避碰空间，包括：根据以下公式获取在时间窗口内由目标船舶对本船构成的速度障碍区： 其中、代表分别是目标船舶和本船的位置，、代表的是目标船舶与本船的安全域，且 如果，代表本船与目标船舶将在时间窗口内发生碰撞，如果，则可以保证本船与目标船舶在时间窗口之前可以无碰撞地安全行进；若目标船舶的速度变化空间，则满足以下公式的本船速度矢量集合定义为避碰速度矢量空间： 其中代表的是与的闵柯夫斯基和；对于目标船舶而言，其相对于本船的避碰速度矢量空间为，其中，当本船的速度矢量并且目标船舶的速度矢量时，则可以保证本船与目标船舶在时刻内安全通过；对于会遇的船舶，满足以下公式的速度矢量空间定义为最优交互避碰空间： 假设本船与目标船舶分别以速度、航行，并且这将导致本船与目标船舶在时间窗口内发生碰撞，即，定义为以以起点，终点为距离区域最近的矢量，定义如以下公式所示： 在速度空间上的集合构成方式如以下公式所示： 其中，为避让责任系数，为速度障碍区位于点处的外向法向量，为在时间窗口内本船和目标船舶避免碰撞的速度最小改变量；S12、本船通过线性规划选择偏离当前航向最小的速度矢量作为最优速度矢量航行；S13、清空危险船舶列表，经历一个决策周期后执行S1。

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