1.一种冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,其包括:
根据船舶会遇类型对船舶会遇区域进行划分;
针对所述船舶会遇区域结合船舶安全会遇距离和动界半径将船舶感知区域划分为多个虚拟动态网格,其中所述船舶感知区域是以目标船为中心根据船舶碰撞危险距离界限划定的圆形区域;
在所述多个虚拟动态网格中选择虚拟代表船;
基于所述虚拟代表船通过模糊推理规则结合所述作用粒度对不同的船舶会遇局面进行计算,得到船舶集群态势对所述目标船的作用力集合;
通过对所述作用力集合进行合并,得到所述船舶集群态势的约简结果。
2.如权利要求1所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,当所述船舶会遇类型为冲突会遇时,所述根据船舶会遇类型对船舶会遇区域进行划分包括:根据所述干扰船与所述目标船的位置分布角度以及冲突角度判断所述目标船与所述干扰船形成不同冲突态势时,所述目标船采取的不同避碰操作,将所述目标船周围的所述船舶会遇区域分为一级会遇区域、二级会遇区域和三级会遇区域。
3.如权利要求2所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述根据所述干扰船与所述目标船的位置分布角度以及冲突角度判断所述目标船与所述干扰船所形成的冲突态势包括:根据所述目标船的艏向到所述干扰船的航迹线顺时针方向的夹角得到所述冲突角度;
当所述干扰船与所述目标船的位置分布角度为所述干扰船位于所述目标船355°~5°方位内,且所述干扰船与所述目标船的所述冲突角度在175°~185°范围内时,所述干扰船与所述目标船形成对遇冲突态势;
当所述干扰船与所述目标船的位置分布角度为所述干扰船位于所述目标船5°~
112.5°以及247.5°~355°方位内,且所述干扰船与所述目标船的所述冲突角度在185°~
292.5°以及67.5°~175°范围内时,所述干扰船与所述目标船形成交叉冲突态势;
当所述干扰船与所述目标船的位置分布角度为所述干扰船位于所述目标船112.5°~
247.5°方位内,且所述干扰船与所述目标船冲突角度在292.5°~67.5°范围内时,所述干扰船与所述目标船形成追越冲突态势。
4.如权利要求3所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述将目标船周围的所述船舶会遇区域分为一级会遇区域、二级会遇区域和三级会遇区域包括:按照预设所述目标船350°~355°和100°~112.5°两个区域为缓冲区域,将所述两个缓冲区域结合所述对遇冲突态势、所述交叉冲突态势和所述追越冲突态势的冲突态势类型的划分将所述目标船350°~112.5°的扇形区域记为一级会遇区域,将所述目标船247.5°~
350°的扇形区域记为二级会遇区域,将所述目标船112.5°~247.5°的扇形区域记为三级会遇区域。
5.如权利要求4所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述针对所述船舶会遇区域结合通过船舶安全会遇距离和动界半径将船舶感知区域划分为多个虚拟动态网格之前,还包括:当所述目标船需要从两个干扰船之间穿越时,计算所述目标船能够成功从两干扰船间穿越所需要的安全会遇距离,公式为:D=dac+dbc+3.2(la+lb)+Mab
其中D为所述目标船能够成功从两干扰船间穿越所需要的安全会遇距离,dac为所述目标船相对于第一干扰船的安全会遇距离,dbc为所述目标船相对于第二干扰船的安全会遇距离,la为所述第一干扰船的船长,lb为所述第二干扰船的船长,Mab为所述目标船运行到所述冲突点时,所述第一干扰船和所述第二干扰船的间距较会遇开始时所述第一干扰船和所述第二干扰船间距的变化量。
6.如权利要求5所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述针对所述船舶会遇区域结合船舶安全会遇距离和动界半径将船舶感知区域划分为多个虚拟动态网格包括:当所述目标船周围集群态势中存在多个干扰船时,根据所述干扰船相对于所述目标船的相对方位计算得到所述动界半径和所述船舶安全会遇距离,计算公式为:其中R为所述动界半径,θ为所述干扰船相对于所述目标船的相对方位,d为所述船舶安全会遇距离;
结合所述动界半径与所述船舶安全会遇距离在所述目标船与所述干扰船的船艏连线上分别标记计算得到的动界边界点以及安全会遇距离点;
通过分别对所述动界边界点以及所述安全会遇距离点进行拟合,在所述目标船的周围形成三个以所述目标船为圆心的虚拟圆区域分别记为第一子区域、第二子区域、第三子区域;
根据船舶交叉冲突态势中按照大角度交叉和小角度交叉的划分以及所述船舶会遇区域的划分对所述目标船的船舶感知区域进行分区处理,得到8个扇形区域;
将对所述8个扇形区域与所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域进行叠加,得到24个所述虚拟动态网格。
7.如权利要求6所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述对船舶集群态势进行分析包括:根据所述目标船与所述干扰船分别从当前位置到达所述冲突点时间差的绝对值计算得到,公式为:其中T为时距,L1为所述目标船到所述冲突点的距离,L2为所述干扰船到所述冲突点的距离,va为所述目标船的航行速度,vb为所述干扰船的航行速度;
基于所述时距的模糊集合得到时距隶属度。
8.如权利要求7所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述基于所述虚拟代表船通过模糊推理规则结合所述作用粒度对不同的船舶会遇局面进行计算,得到船舶集群态势对所述目标船的作用力集合之前,还包括:针对所述虚拟动态网格内的所述代表船与所述目标船,对冲突会遇局面下的船舶集群状态进行模糊推理,基于所述时距的模糊集合为{小,中,大},得到所述时距隶属度从“小”到“中”的门限值、所述时距隶属度从“中”到“大”的门限值。
9.如权利要求6所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述基于所述虚拟代表船通过模糊推理规则结合所述作用粒度对不同的船舶会遇局面进行计算,得到船舶集群态势对所述目标船的作用力集合包括:在所述扇形区域内分别计算所述多个虚拟动态网格内船舶对所述目标船的作用力,所述作用力的表达式为[δiγi 相邻虚拟动态网格作用力,δiγi 相隔虚拟动态网格作用力],其中δi为所述目标船选择不同航行区域时对按照原航线行驶的影响因子;γi为所述目标船选择不同航行区域时所能获得的速度空间的影响因子;为所述目标船选择不同航行区域时所能获得的航行空间的影响因子;
根据所述8个扇形区域内的作用力得到船舶集群态势对所述目标船的作用力集合,所述作用力集合的表达式为[P1区域作用力,P2区域作用力,P3区域作用力,P4区域作用力,P5区域作用力,P6区域作用力,P7区域作用力,P8区域作用力]。
10.如权利要求6所述的冲突状态下船舶集群态势分析方法,其特征在于,所述通过对所述作用力集合进行合并,得到所述船舶集群态势的约简结果包括:根据所述作用力集合判断所述虚拟动态网格内船舶对所述目标船的作用力为吸引力或排斥力;
基于所述第一子区域和所述第二子区域的划分,对所述虚拟动态网格对所述目标船的作用力进行合并和约简,得到所述目标船在所述扇形区域内的作用力。