(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210795602.5 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 余红楚　吴炜煌　魏天明　刘敬贤　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 黄君军 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种船舶碰撞风险评估方法、 装置、 设备和 存储介质 (57)摘要 本申请公开了一种船舶碰撞 风险评估 方法、 装置、 设备和存储介质， 所述方法包括： 获取本船 和目标船的航行数据和通航环 境数据； 构建基于 障碍物和船舶能动耦合限制的综合限制时空棱 镜模型， 并根据本船和目标船的航行数据、 通航 环境数据和所述综合限制时空棱镜模 型， 得到本 船和目标船的综合限制时空棱镜区域； 根据本船 和目标船的综合限制时空棱镜区域， 得到本船和 目标船的到达概率和碰撞风险域； 根据本船和目 标船的到达概率和碰撞风险域， 得到本船和目标 船的船舶碰撞 风险值。 本发明提供的方法能够直 观定量计算船舶的时空可达性和风险域， 可以用 于监督、 管控、 预警沿海作业区域内船舶的碰撞 风险， 为水上安全管理和风险控制策略制定提供 指导。 权利要求书3页 说明书16页 附图13页 CN 114897443 A 2022.08.12 CN 114897443 A 1.一种船舶碰撞风险评估方法， 其特 征在于， 包括： 获取本船和目标 船的航行 数据和通 航环境数据； 构建基于障碍物和船舶能动耦合限制的综合限制时空棱镜模型， 并根据 所述本船和目 标船的航行数据、 通航环境数据和所述综合限制时空棱镜模型， 得到所述本船和目标船 的 综合限制时空棱镜区域； 根据所述本船和目标船的综合限制时空棱镜区域， 得到所述本船和目标船的到达概率 和碰撞风险域； 根据所述本船和目标船的到达概率和碰撞风险域， 得到所述本船和目标船的船舶碰撞 风险值。 2.根据权利要求1所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 所述航行数据包括： 船 舶位置、 船舶速度和船舶航向； 所述 通航环境数据包括： 水深数据和静态障碍物分布数据。 3.根据权利要求2所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 所述构建基于障碍物和 船舶能动耦合限制的综合限制时空棱镜模型， 包括： 基于静态障碍物的分布、 航行水域的水深以及船舶的航速、 加速度和航向变化率的限 制， 构建船舶的综合限制时空棱镜模型， 并确定所述船舶理论可达的范围： 其中， 在时间 间隔 之间任一时刻的综合限制时空棱镜区域 为： ； 其中， 表示时刻为 ， 表示船舶纬度坐标， 表示船舶经度坐标， 表示船舶 航速， 表示船舶航向， 表示位置 处的水深， 表示船 舶理论可达的范围， 表示障碍物集， 表示船舶的吃水深度。 4.根据权利要求3所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 所述船舶理论可达的范 围为： 起始 点可到达的航行范围、 到达点可经历的航行范围、 起始点避 让障碍物考虑船舶初 始状态并兼顾船舶能动的航行范围、 到达点避让障碍物考虑船舶最 终状态并兼顾船舶能动 的航行范围的重合范围， 其中： 确定起始点可到达的航行范围包括： 根据船舶最大转向率、 最大加速度和起始点与到 达点的时间差， 计算从起始时刻起， 所述船舶能够到 达的航行 范围； 确定到达点可经历的航行范围包括： 根据船舶最大转向率、 最大加速度和起始点与到 达点的时间差， 反推从到 达时刻起， 所述船舶能够经历的航行 范围； 确定起始点避让障碍物和考虑船舶初始状态并兼顾船舶能动的航行范围包括： 根据静 态障碍物的分布、 航行水域的水深以及船舶最大转向率、 最大加速度和 起始点与到达点的 时间差， 计算从起始时刻起， 所述船舶能够经历的航行 范围； 确定到达点避让障碍物考虑船舶最终状态并兼顾船舶能动的航行范围包括： 根据静态 障碍物的分布、 航行水域的水深以及船舶最大转向率、 最大加速度和起始点与到达点的时权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114897443 A 2间差， 反推从到 达时刻起， 所述船舶能够经历的航行 范围。 5.根据权利要求3所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 确定所述到达概率包 括： 通过反向距离加权， 确定计算船舶的到 达概率， 具体为： 令 表示起始点 i和到达点 j点间直连线上的 t时刻船舶到达的点 k的位置， 对 于t时刻不同于 的任意点a的到达概率为： ； 其中， 表示障碍物和能动耦 合限制时空棱镜中t时刻可能到 达点a 和点k之间的距离 ； 表示t时刻到达a点的概率 ， 表示综合限制时空棱镜区域内t时刻可能到达的所有点的概 率之和。 6.根据权利要求3所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 确定所述碰撞风险域包 括： 根据所述本船和目标船 的综合限制时空棱镜区域的非空交集， 确定所述本船和目标船 的碰撞风险域。 7.根据权利要求3所述的船舶碰撞风险评估方法， 其特征在于， 根据所述本船和目标船 的到达概率和碰撞风险域， 得到所述本船和目标 船的船舶碰撞风险值， 包括： 确定所述本船到达所述碰撞风险域的本船到达概率以及所述目标船到达所述碰撞风 险域的目标 船到达概率； 根据所述本船到达概率与目标船到达概率， 得到所述本船和目标船的船舶碰撞风险 值。 8.一种船舶碰撞风险评估 装置， 其特 征在于， 包括： 信息获取模块， 用于获取本船和目标 船的航行 数据和通 航环境数据； 区域确定模块， 用于构建基于障碍物和船舶能动耦合 限制的综合 限制时空棱镜模型， 并根据所述本船和目标船 的航行数据、 通航环境数据和所述综合限制时空棱镜模型， 得到 所述本船和目标 船的综合限制时空棱镜区域； 参数计算模块， 用于根据所述本船和目标船的综合 限制时空棱镜区域， 得到所述本船 和目标船的到达概率和碰撞风险域；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114897443 A 3