基于PIDVCA原理的两船协调避让的优化方法

摘要

本发明一种基于PIDVCA原理的两船协调避让的优化方法，对局部态势的PIDVCA算法进行优化处理，能进一步提升现有的PIDVCA算法,以最大限度的提醒或督促让路目标船履行《规则》确保或提升“让路目标船”主动采取有效的协调避让行动的几率，最终达到确保直航船获得既安全又经济的避让效果的目的；同时在未能取得让路目标船协调避让行动的情况下，也能保持原有PIDVCA算法的次优避让效果，即确保两船的安全避让。

主权项

一种基于PIDVCA原理的两船协调避让的优化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、系统首次安装需要用户输入船长、船宽以及包括船舶旋回进距、旋回初境以及旋回90°所需时间的操纵参数；正常开机时需要用户输入当时的包括能见度、风向风速及流向流速的环境参数；步骤2、运行时，系统通过实时采集雷达/ARPA提供的目标船相对方位、距离的信息发现目标船的存在，同时实时采集电罗经提供的本船船艏向信息、GPS船位信息以及计程仪提供的本船航速信息，系统利用上述采集的信息，通过调用PIDVCA相关模型及算法，计算获取两船避碰决策协调优化处理及自动生成PIDVCA方案所需的相关避碰信息，包括目标船的航向、航速、相对运动航向和航速、两船的最近会遇距离和目标船到达本船的最近会遇距离点的时间、安全会遇距离及其最小值，进行危险判定及属性识别，获知两危险船的交会特征及会遇局面、目标船的性质及会遇属性以及本船的避让属性；步骤3、系统根据上述避碰信息判断本船是直航船或让路船，如果是让路船，转至步骤4，否则，转至步骤5；步骤4、根据当时的能见度情况，来判断是否要按照让路船避让时机来调用PIDVCA相关模型及算法生成避让方案：（1）如果能见度良好，或者虽能见度不良但不是互见中的直航船，本船按照让路船避让时机来调用PIDVCA相关模型及算法生成避让方案，若让路本船施舵时机未到，则返回步骤2；若让路本船施舵时机已到，则系统把生成的避让方案按照AIS短信编码规则进行封装，调用AIS点对点自动播发短信算法，再通过AIS设备将该短信发送给对应目标船，告知本船的操船意图，返回步骤2；（2）如果能见度不良，且本船是机器规则中界定的直航船，系统将自动调用PIDVCA相关模型及算法生成避让方案；若让路目标船主动让路或接收到协调避让请求并采取让路行动，则本船作为直航船可以行使保向保速的权利，返回步骤2； 若让路目标船未采取让路行动，且直航本船最佳施舵时机已经到来，则在其最佳施舵时机到来时，系统把生成的避让方案按照AIS短信编码规则进行封装，调用AIS点对点自动播发短信算法，再通过AIS设备将短信发送给对应目标船，告知本船的操船意图，返回步骤2；若直航本船最佳施舵时机未到，则进入步骤7；步骤5、如果本船为直航船，系统将自动调用PIDVCA相关模型及算法生成避让方案，若让路目标船主动让路或接收到协调避让请求并采取让路行动，则直航本船行使保向保速的权利，返回步骤2；步骤6、若让路目标船未采取让路行动，且本船最晚施舵时机已到，则按照直航船避让时机调用PIDVCA相关模型及算法生成的避让方案，并把生成的避让方案通过AIS短信编码规则进行封装，再通过AIS设备将短信发送给对应目标船，告知本船的操船意图，返回步骤2；步骤7、如果本船最晚施舵时机未到，系统调用本船与目标船变量置换算法和PIDVCA最佳及最晚施舵时机量化算法计算让路目标船的最佳避让时机及最晚施舵时机，进一步判断，若让路目标船最佳施舵时机还未到，则返回步骤2；若让路目标船最佳施舵时机已到，则进入步骤8，若让路目标船最佳施舵时机已经错过，则进入步骤9；步骤8、根据初始改向角调用PIDVCA相关模型及算法生成让路目标船的初始避让方案，并把生成的避让方案按照AIS短信编码规则进行封装，调用AIS点对点自动播发短信算法，通过AIS设备将短信自动发送给对应目标船，向让路目标船发出避让请求，并提醒船舶驾驶员通过VHF向让路目标船发出避让请求信息，返回步骤2；步骤9、系统调用PIDVCA相关模型及算法生成让路目标船的避让方案，并把生成的避让方案按照AIS短信编码规则进行封装，调用AIS点对点自动播发短信算法，通过AIS设备将短信自动发送给对应目标船，向让路目标船发出避让请求，并提醒船舶驾驶员通过VHF向让路目标船发出避让请求信息，返回步骤2。