特殊规则约束下感潮河段船舶自主航行方法

摘要

为解决感潮河段特殊航行规则约束下的船舶自主航行问题，以南通段水域为例，对态势感知、规则融入和操纵决策开展研究。基于环境特征与决策需求，在传统数字化交通环境模型的基础上考虑航道因素与潮汐情况，创新性构建感潮河段数字化交通环境模型并以真实数据驱动，将其转化为决策程序可识别的信息库，系统读取信息库信息，感知附近环境构成要素的状态和发展态势，为决策与控制提供输入信息。量化解析《内河避碰规则》和良好船艺要求，结合感潮河段航道走向和舷角比对方法，改进传统会遇局面辨识模型，创新性建立感潮河段会遇局面与避让责任辨识模型，明确涨潮、非涨潮期间船舶避让责任与行动时机，并建立约束方程。在环境、避让责任、操纵性等多因素约束下，提出1种能自适应潮汐影响、求取避碰方案的自主航行方法，在真实数据驱动的通航环境中进行了2组仿真实验和1组对比实验。实验结果表明：在不同潮汐情况下，本文方法均能准确识别会遇局面，判断避让责任，生成、执行能让清所有目标的改向改速方案。对比实验中，内河宽水域航行决策方法下，本船在t=1 s时右转5°避让目标船，避让责任判定错误，行动时机和幅度不符合特殊规则和良好船艺要求；本文方法下，可感知潮汐情况和本船航行状态，在t=201 s时右转15°安全通过，符合要求。

关键词

航行安全 / 感潮河段 / 自主航行 / 内河会遇局面辨识 / 避让方案

基金资助

国家自然科学基金项目（52071249、52271367）资助