一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法

本发明涉及海上船舶避碰领域，具体是一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法。

背景技术：

1、船舶紧迫局面距离是指单凭让路船的行动无法与目标船在最小安全会遇距离驶过的距离。船舶碰撞距离是指两船会遇存在碰撞危险，单凭让路船的行动无法避免和目标船碰撞的距离。《1972年国际海上避碰规则》多次提及这两个概念，但均未对其大小和具体计算方法进行介绍。查阅相关文献，给出的船舶紧迫局面距离均属于大致的估算结果。也有文献资料显示：船舶紧迫局面距离也就是最晚施舵距离一般约为船长的12倍。绝大部分论文避开了近距离的船舶避碰模型算法，不涉及紧迫局面距离。

2、针对船舶紧迫局面距离模型和碰撞距离模型在研究船舶碰撞危险度和进行船舶避碰实践中十分重要，但至今还没有完全解决的问题，以及船舶转向避让过程中转向角度极值模糊的问题，亟需提供一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，以达到量化船舶紧迫局面距离和碰撞距离、提供近距离船舶避碰理论体系、保障船舶航行安全的目的。

技术实现思路

1、本发明提供一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方

2、法，以解决上述背景中提出的技术问题。

3、为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

4、一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于，分解船舶相对运动，采用逆向逼近迭代算法，包括步骤如下：

5、s1、根据本船的航行速度、航行环境和船舶载况，取得本船满舵旋回运动的操纵特征值；

6、s2、从某时刻起，如t1＝2分钟，则对应一个旋回转角如ac1＝20度。求取第一次相对运动图分解后目标船a1’的坐标，即x，y，公式如下：

7、(x,y)＝(ds+r)(sin(c0+ac-π/2),cos(c0+ac-π/2))+r(sin(c0+π),cos(c0+π))+re(sin(c0),cos(c0))+v1t(sin(c1+π),cos(c1+π))

8、式中，ds为最小安全会遇距离；r为初始旋回半径；c0为本船的航向；ac为本船转向角度；re为滞距；v1为目标船的速度；t为本船右满舵旋回ac角度所用的时间；

9、s3、求取a1’点到目标船的相对运动线th直线的距离d；

10、s4、迭代计算求取紧迫局面距离和最大转向角度。求取的目标船的相对位置a1’点应该在相对运动线th直线上，如果a1’点不在th直线上，令t2＝t1+δt，重复步骤s2、s3，进行迭代计算，δt取0.025分钟或者更小，当d小于某一小值时，如0.001海里，表明该点在目标船t的相对运动线th上，得到a1点，迭代计算结束，oa1就是紧迫局面距离dclose，t2时刻对应的旋回角度就是最大转向角度ac，紧迫局面距离dclose公式如下：

11、dclose＝(x2+y2)1/2

12、最小安全会遇距离取0.5倍船长时的紧迫局面距离就是船舶碰撞距离。

13、在所述的步骤s1中，所述的特征值为本船长度l、速度v0、航向c0、到目标船的距离d，本船以海上定速做右满舵旋回，开始用舵时间定义为t＝0，可以求取滞距re、初始旋回半径r、本船转向角度ac对应的时间t列表。

14、在所述的步骤s3中，所述的相对运动线th直线方程为：

15、xcos(c01+π)-ysin(c01+π)+dcpa＝0

16、所述的a1’到相对运动线th直线距离d为：

17、d＝x cos(c01+π)-y sin(c01+π)+dcpa

18、一种船舶转向避让时紧迫局面距离的计算方法，其特征在于，如上所述的确定迫局面距离与碰撞距离的方法而形成的船舶转向避让时紧迫局面距离的计算方法。

19、一种船舶转向避让时碰撞距离的计算方法，其特征在于，如上所述的确定迫局面距离与碰撞距离的方法而形成的船舶转向避让时碰撞距离的计算方法。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明结合船舶操纵性能和船舶会遇态势，给出了船舶初始旋回半圆的要素以及旋回角度的时间特性；通过相对运动图的分解和逆向逼近算法，得到船舶转向避让时紧迫局面距离和碰撞距离的数学模型，同时给出了船舶转向避让的最大转向角度；解决了船舶转向避让过程中紧迫局面距离和碰撞距离的数值表示的问题和转向角度极值的模糊的问题。

技术特征：

1.一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于：在所述的步骤s1中，所述的特征值为船舶长度l、速度v0、航向c0、到目标船的距离d，本船以海上定速做右满舵旋回，开始用舵时间定义为t＝0，可以求取滞距re、初始旋回半径r、本船转向角度ac对应的时间t列表。

3.根据权利要求1所述的一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于：在所述的步骤s3中，所述的相对运动线th直线方程为：

4.根据权利要求1所述的一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于：所述的a1’到相对运动线th直线距离d的计算公式为：

5.一种船舶转向避让时紧迫局面距离的计算方法，其特征在于，如权利要求1～4任一所述的确定迫局面距离与碰撞距离的方法而形成的船舶转向避让时紧迫局面距离的计算方法。

6.一种船舶转向避让时碰撞距离的计算方法，其特征在于，如权利要求1～4任一所述的确定迫局面距离与碰撞距离的方法而形成的船舶转向避让时碰撞距离的计算方法。

技术总结
本发明公开了一种确定船舶转向避让时紧迫局面距离与碰撞距离的方法，其特征在于分解船舶相对运动，采用逆向逼近迭代算法，包括步骤如下：根据本船的航行速度、航行环境和船舶载况，取得本船的操纵特征值；求取第一次相对运动图分解后目标船A<subgt;1</subgt;’的坐标，即x，y，求取A<subgt;1</subgt;’到目标船的相对运动线TH直线的距离d；迭代计算求取紧迫局面距离和最大转向角度，目标船的相对位置A<subgt;1</subgt;’应该在相对运动线TH直线上，迭代计算结束，OA<subgt;1</subgt;就是紧迫局面距离D<subgt;close</subgt;，t<subgt;2</subgt;时刻对应的旋回角度就是最大转向角度A<subgt;c</subgt;；求取船舶碰撞距离D<subgt;collid</subgt;的方法与求取紧迫局面距离D<subgt;close</subgt;相似，最小安全会遇距离取0.5倍船长时的紧迫局面距离就是船舶碰撞距离。

技术研发人员：毕修颖,刘先杰,毕家铭
受保护的技术使用者：广州航海学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11