CN109978255A - 一种船舶冲突分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶冲突分析方法，步骤为：1、通过各个监控平台采集每只船舶的视频数据，并采集对应每天海上的天气情况；2、确定冲突船舶和发生冲突的时间；3、通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列；4、绘制冲突船舶相对距离‑时间曲线图，利用数学分析方法计算两船碰撞时间；5、计算冲突船舶运动方向夹角θ，判断冲突类型；6、判断是否满足样本要求，如不满足样本量要求，则重新进行视频数据采集；7、确定不同类型冲突的严重性分界值；8、提取冲突最严重的船舶发生冲突当日的天气情况以及船舶的种类进行导出。本发明船舶轨迹预测精度高，船舶冲突预警的准确性及时效性好。
Description
技术领域
本发明属于海域交通技术领域，特别涉及一种船舶冲突分析方法。
背景技术
随着全球航运业的快速发展，部分繁忙海域内的交通愈加拥挤。在船舶交通 流密集复杂海域，针对船舶间的冲突情形仍然采用航行计划结合人工间隔调配的 管制方式已不能适应航运业的快速发展。为保证船舶间的安全间隔，实施有效的 冲突预警就成为海域交通管制工作的重点。船舶冲突预警是航海领域中的一项关 键技术，安全高效的预警方案对于增加海域船舶流量以及确保海运安全具有重大 意义。
为了提高船舶的航行效率，船用雷达自动标绘仪目前已经被广泛应用到船舶 监控和避碰中，该设备通过提取船舶相关信息为船舶间冲突情形的判定提供参考 依据。而船舶冲突预警是基于对船舶轨迹的预测的基础上，在船舶实际航行中， 受气象条件、导航设备以及驾驶员操作等各种因素的影响，它的运行状态往往不 完全属于某一特定的运动状态，故目前对船舶轨迹的预测及船舶冲突预警均没有 较为准确的方案。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，提供一种船舶轨迹预测精度高，船 舶冲突预警的准确性及时效性好的船舶冲突分析方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种船舶冲突分析方法，包括 如下步骤：
(1)通过各个监控平台采集每只船舶的视频数据，并采集对应每天海上的 天气情况；
(2)通过大量视频数据，确定冲突船舶和发生冲突的时间；
(3)通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图，并得到船舶航行轨迹 坐标序列、速度序列；
(4)根据船舶航行轨迹坐标序列、速度序列绘制冲突船舶相对距离-时间曲 线图，利用数学分析方法计算两船碰撞时间；
(5)计算冲突船舶运动方向夹角θ，判断冲突类型；依据冲突船舶运动方 向进行冲突分类，当0°＜θ＜30°为追尾冲突；30°≤θ≤85°为侧击冲突；85°＜θ≤180°为正面冲突；
(6)根据冲突类型进行样本检验；判断是否满足样本要求，如不满足样本 量要求，则重新进行视频数据采集；
(7)采用85％位累积频率曲线分析法，确定不同类型冲突的严重性分界值；
(8)提取冲突最严重的船舶发生冲突当日的天气情况以及船舶的种类进行 导出。通过导出的数据可以在该天气到来之前或者到来之时提前告知该种类的船 舶注意安全，预防冲突发生。
进一步的，所述步骤(3)中通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图， 并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列的具体步骤如下：利用视频追踪软件， 绘制冲突船舶航行轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列，其中以合 流区鼻端为坐标原点，沿船舶航线建立横坐标轴，沿船舶航线的垂直方向为纵坐 标轴，每0.1s记录一个位置信息，t时刻对应的轨迹坐标为l(x,y)，速度坐标为 v(vx,vy)，轨迹序列为L＝{l1,l2,l3,…,ln}，速度序列为V＝{v1,v2,v3,…,vn}。
进一步的，所述步骤(4)中所述冲突船舶相对距离-时间曲线图中相对位置 计算方法如下：其中为两冲突 船舶在tn时刻的位置坐标。
进一步的，所述步骤(4)中所述采用数学分析方法计算两只船舶碰撞时间 TTC的具体步骤为：取相对距离-时间曲线图中相对速度最大点其对应时刻为， 在该点处做曲线切线，与t轴交点为，则该点即为潜在碰撞点TTC为。
进一步的，所述步骤(6)中所述的样本检验，根据误差理论，最小样本量 计算公式如下：
式中：N为最小的样本量；E为观测值的允许误差；S为估计的样本标准偏 差；K为决定于置信水平的系数。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明船舶轨迹预测精度高，船舶冲突预警的准确性及时效性好。本发明可 以通过导出的数据可以在该天气到来之前或者到来之时提前告知该种类的船舶 注意安全，预防冲突发生。
具体实施方式
本发明船舶轨迹预测精度高，船舶冲突预警的准确性及时效性好。本发明可 以通过导出的数据可以在该天气到来之前或者到来之时提前告知该种类的船舶 注意安全，预防冲突发生。
本发明提供一种船舶冲突分析方法，包括如下步骤：
(1)通过各个监控平台采集每只船舶的视频数据，并采集对应每天海上的 天气情况；
(2)通过大量视频数据，确定冲突船舶和发生冲突的时间；
(3)通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图，并得到船舶航行轨迹 坐标序列、速度序列；
(4)根据船舶航行轨迹坐标序列、速度序列绘制冲突船舶相对距离-时间曲 线图，利用数学分析方法计算两船碰撞时间；
(5)计算冲突船舶运动方向夹角θ，判断冲突类型；依据冲突船舶运动方 向进行冲突分类，当0°＜θ＜30°为追尾冲突；30°≤θ≤85°为侧击冲突； 85°＜θ≤180°为正面冲突；
(6)根据冲突类型进行样本检验；判断是否满足样本要求，如不满足样本 量要求，则重新进行视频数据采集；
(7)采用85％位累积频率曲线分析法，确定不同类型冲突的严重性分界值；
(8)提取冲突最严重的船舶发生冲突当日的天气情况以及船舶的种类进行 导出。通过导出的数据可以在该天气到来之前或者到来之时提前告知该种类的船 舶注意安全，预防冲突发生。
进一步的，所述步骤(3)中通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图， 并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列的具体步骤如下：利用视频追踪软件， 绘制冲突船舶航行轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列，其中以合 流区鼻端为坐标原点，沿船舶航线建立横坐标轴，沿船舶航线的垂直方向为纵坐 标轴，每0.1s记录一个位置信息，t时刻对应的轨迹坐标为l(x,y)，速度坐标为 v(vx,vy)，轨迹序列为L＝{l1,l2,l3,…,ln}，速度序列为V＝{v1,v2,v3,…,vn}。
进一步的，所述步骤(4)中所述冲突船舶相对距离-时间曲线图中相对位置 计算方法如下：其中为两冲突 船舶在tn时刻的位置坐标。
进一步的，所述步骤(4)中所述采用数学分析方法计算两只船舶碰撞时间 TTC的具体步骤为：取相对距离-时间曲线图中相对速度最大点其对应时刻为， 在该点处做曲线切线，与t轴交点为，则该点即为潜在碰撞点TTC为。
进一步的，所述步骤(6)中所述的样本检验，根据误差理论，最小样本量 计算公式如下：
式中：N为最小的样本量；E为观测值的允许误差；S为估计的样本标准偏差；K 为决定于置信水平的系数。
Claims (5)
1.一种船舶冲突分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过各个监控平台采集每只船舶的视频数据，并采集对应每天海上的天气情况；
(2)通过大量视频数据，确定冲突船舶和发生冲突的时间；
(3)通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列；
(4)根据船舶航行轨迹坐标序列、速度序列绘制冲突船舶相对距离-时间曲线图，利用数学分析方法计算两船碰撞时间；
(5)计算冲突船舶运动方向夹角θ，判断冲突类型；依据冲突船舶运动方向进行冲突分类，当0°＜θ＜30°为追尾冲突；30°≤θ≤85°为侧击冲突；85°＜θ≤180°为正面冲突；
(6)根据冲突类型进行样本检验；判断是否满足样本要求，如不满足样本量要求，则重新进行视频数据采集；
(7)采用85％位累积频率曲线分析法，确定不同类型冲突的严重性分界值；
(8)提取冲突最严重的船舶发生冲突当日的天气情况以及船舶的种类进行导出。
2.根据权利要求1所述的一种船舶冲突分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中通过视频追踪软件，绘制冲突船舶行驶轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列的具体步骤如下：利用视频追踪软件，绘制冲突船舶航行轨迹图，并得到船舶航行轨迹坐标序列、速度序列，其中以合流区鼻端为坐标原点，沿船舶航线建立横坐标轴，沿船舶航线的垂直方向为纵坐标轴，每0.1s记录一个位置信息，t时刻对应的轨迹坐标为l(x,y)，速度坐标为v(vx,vy)，轨迹序列为L＝{l1,l2,l3,…,ln}，速度序列为V＝{v1,v2,v3,…,vn}。
3.根据权利要求1所述的一种船舶冲突分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述冲突船舶相对距离-时间曲线图中相对位置计算方法如下：其中为两冲突船舶在tn时刻的位置坐标。
4.根据权利要求1所述的一种船舶冲突分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述采用数学分析方法计算两只船舶碰撞时间TTC的具体步骤为：取相对距离-时间曲线图中相对速度最大点其对应时刻为，在该点处做曲线切线，与t轴交点为，则该点即为潜在碰撞点TTC为。
5.根据权利要求1所述的一种船舶冲突分析方法，其特征在于，所述步骤(6)中所述的样本检验，根据误差理论，最小样本量计算公式如下：
式中：N为最小的样本量；E为观测值的允许误差；S为估计的样本标准偏差；K为决定于置信水平的系数。
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| CN201910224454.XA CN109978255A (zh) | 2019-03-23 | 2019-03-23 | 一种船舶冲突分析方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116052471A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-02 | 内蒙古大学 | 一种车辆过弯冲撞路侧护栏的风险评估方法及系统 |
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2019
- 2019-03-23 CN CN201910224454.XA patent/CN109978255A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116052471A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-02 | 内蒙古大学 | 一种车辆过弯冲撞路侧护栏的风险评估方法及系统 |
| CN116052471B (zh) * | 2023-01-09 | 2024-03-19 | 内蒙古大学 | 一种车辆过弯冲撞路侧护栏的风险评估方法及系统 |
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