CN111984009A - 一种船舶避碰环境建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，包括：S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。本发明通过建立地图数值矩阵，获取障碍船信息将静态和动态障碍物的信息进行叠加，能够让自主航行系统生成既符合国际避碰规则又可避开静态障碍物的船舶避碰策略，不同于传统的避碰环境建模过程，符合航海实际情况，避碰决策不需要考虑因障碍物种类的不同而设置额外的避碰决策分类，减少操作量，提高决策效率。

Description

一种船舶避碰环境建模方法

技术领域

本发明涉及无人船舶航行技术领域，尤其涉及一种船舶避碰环境建模方法。

背景技术

随着海上运输日益繁忙，海上运输船舶数量不断增加，船舶大型化、高速化趋势越发明显，船舶会遇的几率大大增加，这也导致大量海上意外事故的发生，其中占主要部分的是船舶碰撞事故。船舶领域客观存在，是海上交通工程学的重要研究内容之一。船舶领域理论由最初的“绝大多数后续船舶驾驶人员避免进入前一艘船舶周围的领域”发展为后来的“一艘船舶周围的水域，该船驾驶员将他船和静止目标保持在该水域之外，是任何一艘船舶保持航行安全所需要的水域”，并在此基础上建立了开阔水域中各种会遇形势并存的船舶领域模型。船舶领域是船舶行为的重要内容，船舶行为又是船舶交通研究的基础。

目前船舶领域已广泛应用于船舶避碰、航道设计、通航能力、危险度评估、港口锚地的规划及海上交通水域中离岸设施的建立等项目研究中。船舶领域的研究提供船舶在航行、操纵方面的宏观规律，为制定有关法规、研制助航仪器设备、规划船舶交通等提供了理论依据，也是保证海上交通安全和提高海上交通效率的需要。

在研究船舶避碰时，良好的环境建模，能够让避碰决策事半功倍，船舶领域的概念在此应用上有一定的局限性，但是现有技术中的船舶领域或动界一般是用于判断碰撞危险，船舶领域或动界是船舶的属性，只能代表部分动态障碍物。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，解决现有技术中无法引导船舶采取合适的避碰行为策略、缺少对非船舶的静态和动态障碍物的描述的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种船舶避碰环境建模方法，包括：

S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；

S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；

S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；

S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一地图数值矩阵中的元素为第一数值或第二数值，第一数值表示可航行区域的数值，第二数值表示不可航区域的数值，第一数值小于第二数值。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S10包括：

S11、获取规划路径的起点和终点；

S12、按照起点和终点在电子海图中的静态障碍物获取路径规划范围内的海图数据；

S13、根据路径规划范围内的海图数据利用第一数值和第二数值按照矩阵形式进行替换，生成相应的第一地图数值矩阵。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S20包括：

对于第一地图数据矩阵中不可航行区域的边界利用第三数值和第四数值由内向外依次进行扩展；

其中扩展用的第三数值和第四数值为不同于第一数值和第二数值的两个不等的数值，且第三数值和第四数值的大小介于第一数值和第二数值之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述障碍船舶信息包括：位置、航速、航向、船长、船宽、转向率。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S30包括：

S31、根据本船信息和障碍船舶信息计算障碍船的四元动态船舶领域，并按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值，得到第二地图第一子数值矩阵；

S32、根据障碍船与本船的船速比以及障碍船的航向、船长、船宽，计算第一避碰缓冲区域；

S33、结合国际避碰规则对所述第一避碰缓冲区域进行修正，得到第二避碰缓冲区域；

S34、将第二地图第一子数值矩阵中对应第二避碰缓冲区域所在区域的元素由内向外利用渐变数值进行替换，得到第三地图数值矩阵。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一避碰缓冲区域和第二避碰缓冲区域均为四边形区域，区域范围大于四元动态船舶领域的范围。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S32中的第一避碰缓冲区域的计算包括：

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf计算公式为：

R_bf＝R_fore+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba计算公式为：

R_ba＝R_aft+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl计算公式为：

R_bl＝R_starb+ω*obsW；

第一避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br计算公式为：

R_br＝R_port+ω*obsW；

其中，R_fore为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径，R_aft为四元动态船舶领域的纵向半径的后半径，R_starb为四元动态船舶领域的横向半径的左半径，R_port为四元动态船舶领域的横向半径的右半径，k为障碍船与本船的船速比，obsL为障碍船的船长，ω为障碍船的转向率，obsW为障碍船的船宽。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S33的第二避碰缓冲区域的计算包括：包括：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br'计算公式为：

其中，α为纵向调节参数，

ΔC为本船与障碍船的航向夹角；

β为横向调节参数，

Rc为本船相对于障碍船的相对方位。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S31中按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值包括：

通过将四元动态船舶领域所在区域与电子海图按照位置进行一一对应；

四元动态船舶领域覆盖范围内第二地图数值矩阵的元素如果是第二数值，则不变化，如果不是第二数值则利用第二数值进行替换。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的船舶避碰环境建模方法，通过建立地图数值矩阵，并获取障碍船信息，将静态和动态障碍物的信息进行叠加，能够让自主航行系统生成既符合国际避碰规则又可避开静态障碍物的船舶避碰策略，属于一种不同于传统方案的避碰环境建模过程，符合航海实际情况，避碰决策不需要考虑因障碍物种类的不同而设置额外的避碰决策分类，减少操作量，提高决策效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种船舶避碰环境建模方法的流程图；

图2为本发明实施例的图1中步骤S10的步骤流程图；

图3为本发明实施例的图1中步骤S30的步骤流程图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

基于现有技术问题，提出基于国际避碰规则的船舶避碰环境建模方法来引导船舶快速完成避碰决策、保证船舶安全航行是非常有必要的。本发明提供一种可实现安全、稳定的基于国际避碰规则的船舶避碰环境建模方法，可以解决上述问题，具有稳健性、抗干扰性和灵活度高等优点，更加符合航海的实际情况，为实现自主驾驶船舶安全航行决策提供依据。

图1为本发明一实施例提供的一种船舶避碰环境建模方法的流程图，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；

步骤S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；

步骤S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；

步骤S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。

基于上述船舶避碰环境建模方法，通过建立地图数值矩阵，并获取障碍船信息，将静态和动态障碍物的信息进行叠加，从而生成既符合国际避碰规则又可避开静态障碍物的船舶避碰策略，属于一种不同于传统方案的避碰环境建模过程，符合航海实际情况，避碰决策不需要考虑因障碍物种类的不同而设置额外的避碰决策分类，减少操作量，提高决策效率。

以下，对图1所示步骤进行详细介绍：

在步骤S10中，基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵。

该步骤中通过对海图上的静态信息进行处理得到矩阵型数据，图2为本发明实施例的图1中步骤S10的步骤流程图，如图2所示，步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S11、获取规划路径的起点和终点。

步骤S12、按照起点和终点在电子海图中的静态障碍物获取路径规划范围内的海图数据。该步骤中基于电子海图获取起点和终点所确定的范围内的海图数据。

步骤S13、根据路径规划范围内的海图数据利用第一数值和第二数值按照矩阵形式进行替换，生成相应的第一地图数值矩阵。

步骤S13中根据获取的海图数据按照一定比例利用第一数值和第二数值进行数值化处理得到第一地图数值矩阵，其中第一地图数值矩阵中的元素为第一数值或第二数值，第一数值表示可航行区域的数值，例如可以用0表示，第二数值表示不可航区域的数值，可以用9表示，第一数值小于第二数值。其中比例可以根据实际情况进行设定，在不同情况下比例的选择可能不同，例如，可以选择比例为75％。将路径规划范围内的海图数据划分为类似栅格的多个区域，每个区域中可能只有可行区域，就用0表示，也可能只有不可行区域，就用9表示，也有可能是一部分可行，一部分不可行，因此需要该区域中可行部分所占的比例与设定的比例之间的大小关系，对一部分可行一部分不可行的区域给定第一数值0或第二数值9，如果区域中可行部分所占的比例大于75％，则确定为0，否则确定为9。当然，在本发明其他实施例中对于第一数值和第二数值的选取还可能是其他数值。

例如，本实施例中基于电子海图的海图数据得到的第一地图数值矩阵为：

在步骤S20中，根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵。

该步骤中先对第一地图数值矩阵中不可航行区域的边界进行扩展，一方面可以对步骤S10中直接以两值代表的划分带来的极端处理进行缓解，另一方面还可以便于后续步骤与动态障碍信息进行结合。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S20具体为对于第一地图数据矩阵中不可航行区域的边界利用第三数值和第四数值由内向外依次进行扩展；其中扩展用的第三数值和第四数值为不同于第一数值和第二数值的两个不等的数值，且第三数值和第四数值的大小介于第一数值和第二数值之间。

继续以上述第一数值为0，第二数值为9的情况为例，将不可航行区域边界由内向外依次设置为第三数值5和第四数值4，得到第二地图数值矩阵为：

对第一地图数值矩阵中9的位置从行、列方向进行双重扩展，即从9开始按照行方向向左或向右，同时按照列方向向上或向下相邻的位置上均是用5填充，然后继续用4填充，得到上述第二地图数值矩阵。需要说明的是，如果行方向和列方向交叉扩展的位置发生数值不一致时，用较大的数值填充。

在步骤S30中，获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵。

该步骤中首先利用船上的感知设备实时感知周围的环境信息，获取障碍船舶信息。其中感知设备包括但不限于：雷达、AIS，障碍船舶信息包括：位置、航速、航向、船长、船宽、转向率等参数。

图3为本发明实施例的图1中步骤S30的步骤流程图，如图3所示，步骤S30具体包括以下步骤：

步骤S31、根据本船信息和障碍船舶信息计算障碍船的四元动态船舶领域，并按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值，得到第二地图第一子数值矩阵。

该步骤中动态船舶领域以障碍船为中心，向四个方向划定的区域内的半径分别为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径R_fore、纵向半径的后半径R_aft、横向半径的左半径R_starb、横向半径的右半径R_port。

该步骤通过将四元动态船舶领域所在区域与电子海图按照位置进行一一对应；四元动态船舶领域覆盖范围内第二地图数值矩阵的元素如果是第二数值，则不变化，如果不是第二数值则利用第二数值进行替换。继续以上述数值为例，将第二地图数值矩阵中代表所述动态船舶领域所在区域的元素全部替换为9，得到第二地图第一子数值矩阵。

步骤S32、根据障碍船与本船的船速比以及障碍船的航向、船长、船宽，计算第一避碰缓冲区域。

步骤S33、结合国际避碰规则对所述第一避碰缓冲区域进行修正，得到第二避碰缓冲区域。该步骤通过横向调节参数和纵向调节参数对第一避碰缓冲区域进行修正，不仅仅可以作为碰撞危险的判断，同时能够引导避碰决策符合国际避碰规则，能够灵活的适应与不同障碍船的会遇局面，也能够根据不同的会遇局面调整避碰缓冲区域，使其满足不同会遇局面下的国际避碰规则。

步骤S34、将第二地图第一子数值矩阵中对应第二避碰缓冲区域所在区域的元素由内向外利用渐变数值进行替换，得到第三地图数值矩阵。例如，在第二地图第一子数值矩阵代表第二避碰缓冲区域所在区域元素由内向外由5依次递减，最小为1，进行替换，得到第三地图数值矩阵。

需要说明的是，该步骤中数值替换不一定会替换到1，替换数值的多少根据区域的大小而定，超过区域的部分不需要进行数值替换。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一避碰缓冲区域和第二避碰缓冲区域均为四边形区域，区域范围大于四元动态船舶领域的范围。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S32中的第一避碰缓冲区域的计算包括：

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf计算公式为：

R_bf＝R_fore+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba计算公式为：

R_ba＝R_aft+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl计算公式为：

R_bl＝R_starb+ω*obsW；

第一避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br计算公式为：

R_br＝R_port+ω*obsW；

其中，R_fore为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径，R_aft为四元动态船舶领域的纵向半径的后半径，R_starb为四元动态船舶领域的横向半径的左半径，R_port为四元动态船舶领域的横向半径的右半径，k为障碍船与本船的船速比，obsL为障碍船的船长，ω为障碍船的转向率，obsW为障碍船的船宽。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S33的第二避碰缓冲区域的计算包括：包括：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br'计算公式为：

其中，α为纵向调节参数，

ΔC为本船与障碍船的航向夹角；

β为横向调节参数，

Rc为本船相对于障碍船的相对方位。

在本发明的一种示例性实施例中，步骤S31中按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值包括：

通过将四元动态船舶领域所在区域与电子海图按照位置进行一一对应；

四元动态船舶领域覆盖范围内第二地图数值矩阵的元素如果是第二数值，则不变化，如果不是第二数值则利用第二数值进行替换。

在步骤S32中，根据本船和障碍船的船速比、障碍船的航向、船长、船宽，计算第一避碰缓冲区域；

避碰缓冲区域为四边形区域，且该区域包含动态船舶领域；

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf

R_bf＝R_fore+k*obsL

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_ba

R_ba＝R_aft+k*obsL

第一避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl

R_bl＝R_starb+ω*obsW

第一避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br

R_br＝R_port+ω*obsW

其中，R_fore为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径；R_aft为四元动态船舶领域的纵向半径的后半径；R_starb为四元动态船舶领域的横向半径的左半径；R_port为四元动态船舶领域的横向半径的右半径；k为障碍船与本船的船速比；obsL为障碍船的船长；ω为障碍船的转向率；obsW为障碍船的船宽。

在步骤S33中，结合国际避碰规则对第一避碰缓冲区域加以约束修正，得到第二避碰缓冲区域；

第二避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf'

第二避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_ba'

第二避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl'

第二避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br'

其中，α为纵向调节参数，

ΔC为本船与障碍船的航向夹角；β为横向调节参数，

Rc为本船相对于障碍船的相对方位。

在步骤S40中，根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。

该步骤中根据第三地图数值矩阵来获得目标函数值，引导A星算法等启发式搜索算法生成符合国际避碰规则且可避开静态障碍物的船舶避碰策略。

其中，本实施例中的第一地图数值矩阵、第二地图数值矩阵和第三地图数值矩阵中的数值为9的区域为不可通过区域，数值由5至0表示可航行的困难程度依次递减，通过数值对航行的困难程度进行量化。

对于直接基根据电子海图生成的第一地图数值矩阵扩展后与动态障碍信息结合经得到第三地图数值矩阵，在四元动态船舶领域的基础上，增设避碰缓冲区域，为避碰环境的建模提供更加可靠的依据。

综上所述，本发明实施例提供的方法具有以下效果：

相比于现有技术，同时考虑静态和动态障碍物，能够在避碰动态障碍物的同时规避静态障碍物，符合航海实际情况，并且在避碰决策时不需要因为障碍物种类的不同有额外的避碰策略分类，减少操作量，提高决策效率；本方法通过数值矩阵，将静态和动态障碍物的信息叠加，让搜索算法能够以同一个策略搜索避碰策略。另外，根据船舶航速、转向率等动态信息，自适应调整避碰缓冲区域的大小，根据国际避碰规则对避碰缓冲区域加以约束修正。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种船舶避碰环境建模方法，其特征在于，其包括：

S10、基于路径规划范围内的海图数据生成第一地图数值矩阵；

S20、根据第一地图数值矩阵，对不可航行区域边界进行扩展得到第二地图数值矩阵；

S30、获取障碍船舶信息，并将障碍船舶信息叠加到第二地图数值矩阵中，得到第三地图数值矩阵；

S40、根据第三地图数值矩阵得到避碰环境模型。

2.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述第一地图数值矩阵中的元素为第一数值或第二数值，第一数值表示可航行区域的数值，第二数值表示不可航区域的数值，第一数值小于第二数值。

3.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S10包括：

S11、获取规划路径的起点和终点；

S12、按照起点和终点在电子海图中的静态障碍物获取路径规划范围内的海图数据；

S13、根据路径规划范围内的海图数据利用第一数值和第二数值按照矩阵形式进行替换，生成相应的第一地图数值矩阵。

4.如权利要求2所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S20包括：

对于第一地图数据矩阵中不可航行区域的边界利用第三数值和第四数值由内向外依次进行扩展；

其中扩展用的第三数值和第四数值为不同于第一数值和第二数值的两个不等的数值，且第三数值和第四数值的大小介于第一数值和第二数值之间。

5.如权利要求1所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述障碍船舶信息包括：位置、航速、航向、船长、船宽、转向率。

6.如权利要求2所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S30包括：

S31、根据本船信息和障碍船舶信息计算障碍船的四元动态船舶领域，并按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值，得到第二地图第一子数值矩阵；

S32、根据障碍船与本船的船速比以及障碍船的航向、船长、船宽，计算第一避碰缓冲区域；

S33、结合国际避碰规则对所述第一避碰缓冲区域进行修正，得到第二避碰缓冲区域；

S34、将第二地图第一子数值矩阵中对应第二避碰缓冲区域所在区域的元素由内向外利用渐变数值进行替换，得到第三地图数值矩阵。

7.如权利要求6所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，所述第一避碰缓冲区域和第二避碰缓冲区域均为四边形区域，区域范围大于四元动态船舶领域的范围。

8.如权利要求7所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S32中的第一避碰缓冲区域的计算包括：

第一避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf计算公式为：

R_bf＝R_fore+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba计算公式为：

R_ba＝R_aft+k*obsL；

第一避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl计算公式为：

R_bl＝R_starb+ω*obsW；

第一避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br计算公式为：

R_br＝R_port+ω*obsW；

其中，R_fore为四元动态船舶领域的纵向半径的前半径，R_aft为四元动态船舶领域的纵向半径的后半径，R_starb为四元动态船舶领域的横向半径的左半径，R_port为四元动态船舶领域的横向半径的右半径，k为障碍船与本船的船速比，obsL为障碍船的船长，ω为障碍船的转向率，obsW为障碍船的船宽。

9.如权利要求8所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S33的第二避碰缓冲区域的计算包括：包括：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的前半径R_bf'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的纵向半径的后半径R_ba'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的左半径R_bl'计算公式为：

第二避碰缓冲区域的横向半径的右半径R_br'计算公式为：

其中，α为纵向调节参数，

ΔC为本船与障碍船的航向夹角；

β为横向调节参数，

Rc为本船相对于障碍船的相对方位。

10.如权利要求6所述的船舶避碰环境建模方法，其特征在于，步骤S31中按照四元动态船舶领域所在区域将所述第二地图数值矩阵的元素替换为第二数值包括：

通过将四元动态船舶领域所在区域与电子海图按照位置进行一一对应；

四元动态船舶领域覆盖范围内第二地图数值矩阵的元素如果是第二数值，则不变化，如果不是第二数值则利用第二数值进行替换。

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