CN114690772A - 用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，包括使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。本发明具有不需要提前获知航线信息就能够预测出船舶会遇地点和时间的优点。

Description

用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法及系统

技术领域

本发明涉及船舶智能航行技术领域，尤其是指一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法及系统。

背景技术

近年来，得益于人工智能理论的高速发展，与人们生活息息相关的汽车、船舶等交通工具的智能化水平不断地提升。在水运交通领域，船舶智能化对于船长、水手等船上工作人员而言，不仅协助操控船舶，减轻工作压力，更是提供了一个高效、安全的工作环境；对于海事执法部门而言，船舶智能化减少了水运事故的发生，提高了执法效率，为平安水运提供了保障。在船舶智能化算法中，预测船舶会遇时空的方法是重中之重，如何能够在复杂的水运交通和船舶航线未知的情况下实现该方法对技术人员而言是一项挑战。

现有技术专利号为CN111897326A的发明专利提出一种基于循迹航行的自主驾驶船舶避碰时机确定方法，其缺点在于需要提前获取航线信息，无法应对非循迹航行的船舶；专利号为CN111275084A的发明专利提出一种基于K近邻算法的会遇船舶碰撞危险类别确定方法和装置，其缺点在于只能判断会遇船舶的碰撞危险类别，无法预测会遇船舶的会遇地点和时间；专利号为CN112885151A的发明专利提出了一种融合几何解析与数据挖掘的船舶碰撞风险预警方法，其缺点在于只能给出碰撞风险值，无法预测碰撞的地点和时间。

综上所述，目前迫切需要提出一种不需要提前获知航线信息就能够预测出船舶会遇地点和时间的方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法及系统，其具有不需要提前获知航线信息就能够预测出船舶会遇地点和时间的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，包括以下步骤：

建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；

获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。

在本发明的一个实施例中，所述待会遇船舶的离散运动控制模型如下：

x_k＝f(x_k-1,u_k,v_k,w_k),k＝1,2,…,K；

其中，x_k是k时刻的船舶状态量，u_k是k时刻的船舶控制量，v_k是k时刻的水文条件，w_k是k时刻的高斯噪声，f(·)是非线性运动模型。

在本发明的一个实施例中，获取过去固定时间内目标船舶的航行信息的方法包括：

在待会遇船舶上部署能够获取目标船舶航行信息的自动识别系统，利用所述自动识别系统获取过去固定时间内目标船舶的航行信息。

在本发明的一个实施例中，所述待会遇船舶上还部署有能够获取自身定位信息的导航系统，利用所述导航系统获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标。

在本发明的一个实施例中，模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行的方法包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

在本发明的一个实施例中，在运动轨迹曲线上计算目标船舶的将来位姿的方法包括：

目标船舶的将来运动轨迹曲线为已知的二次函数y＝ax²+bx+c，两点之间的曲线段长度等于船速乘以Δt，其中一个点的初始位姿为二次函数上与目标船舶当前位姿的x轴相等的点的位姿，其中初始位姿为该点的坐标，根据该点坐标计算得到该点的位姿；同时利用曲线长度积分公式

计算得到另一个点的坐标，根据该点坐标计算得到该点的位姿，其中L为曲线段长度，x₁为一个点的x坐标，x₂为另一个点的x坐标，y为ax²+bx+c，y’为y的导数。

在本发明的一个实施例中，根据点的坐标计算得到点的位姿的方法包括：

计算二次函数在该点处的导数的反正切函数，得到两个朝向角度，通过目标船舶的前进方向排除其中一个朝向角度，另外一个朝向角度即为该点的位姿。

在本发明的一个实施例中，在模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速沿着各自的将来运动轨迹曲线航行时，使用微小的直线段代替曲线段以减少计算量。

此外，本发明还提供一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统，包括：

模型建立模块，所述模型建立模块用于建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

轨迹拟合模块，所述轨迹拟合模块用于获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

航行会遇模拟模块，所述航行会遇模拟模块用于模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。。

在本发明的一个实施例中，所述航行会遇模拟模块模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明使用目标船舶过去的运动轨迹和待会遇船舶的运动控制模型进行二次函数拟合得出目标船舶和待会遇船舶的将来运动轨迹曲线，能够针对非循迹航行船舶拟合出将来运动轨迹，然后在较短时间的局部范围内用两船的将来运动轨迹近似两船的航线，弥补了现有技术无法应对非循迹航行船舶的缺点；并且，通过模拟目标船舶和待会遇船舶在各自将来运动轨迹曲线上的航行，在考虑了目标船舶和待会遇船舶的运动趋势的基础之上，预测出两船会遇的地点和时间，弥补现有技术不考虑运动趋势就预测会遇地点和时间的缺点，具有不需要提前获知航线信息就能够预测出船舶会遇地点和时间的优点。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法的流程示意图。

图2是本发明求解位姿的示意图。

图3是本发明图2所用方法的近似方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

请参阅图1所示，本实施例提供一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，包括以下步骤：

S10：建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

S20：获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；

S30：获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

S40：模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，上述步骤S20和S30可以同时进行。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，在待会遇船舶上部署能够获取目标船舶航行信息的自动识别系统，利用所述自动识别系统获取过去固定时间内目标船舶的航行信息；所述待会遇船舶上还部署有能够获取自身定位信息的导航系统，利用所述导航系统获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，所述待会遇船舶的离散运动控制模型如下：

x_k＝f(x_k-1,u_k,v_k,w_k),k＝1,2,…,K；

其中，x_k是k时刻的船舶状态量，包括船舶的坐标和朝向，是一个3维向量，u_k是k时刻的船舶控制量，包括船舶的动力输入和舵角输入，是一个2维向量，v_k是k时刻的水文条件，包括水流速和水流向，是一个2维向量，w_k是k时刻的高斯噪声，是一个3维向量，f(·)是非线性运动模型。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，本发明认为在较短的过去时间和将来时间内，目标船舶和待会遇船舶不会出现急打舵急转弯或者连续不同方向打舵等人为特殊情况，其航行是平稳的，对应的运动轨迹类似于一条平缓的抛物线或者直线，于是，对于非循迹航行的目标船舶，可以用最小二乘法对目标船舶过去的运动轨迹进行二次函数拟合从而得出目标船舶的将来运动轨迹曲线，对于非循迹航行的待会遇船舶，可以用最小二乘法对离散运动控制模型的数据点进行二次函数拟合从而得出待会遇船舶的将来运动轨迹曲线。当运动轨迹接近于抛物线时，二次函数的二次项系数更大，当运动轨迹接近于直线时，二次函数的二次项系数更小，因此二次函数可以很好地拟合目标船舶的运动轨迹。随着目标船舶过去的运动轨迹和待会遇船舶状态量的不断更新，用来拟合目标船舶和待会遇船舶将来运动轨迹的二次函数也不断地变化，这个特性使得本发明能够实时地在较短时间的局部范围内用二次函数曲线近似非循迹航行船舶的航线，其为本发明的实现奠定基础。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，使用轨迹点拟合二次函数y＝ax²+bx+c的方法包括：

轨迹点的坐标已知，记为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)……、(x_n,y_n)，因此使用最小二乘法对轨迹点进行拟合，将轨迹点坐标带入二次函数，得到如下超定方程组x₁ ²a+x₁b+c＝y₁；x₂ ²a+x₂b+c＝y₂；…x_n ²a+x_nb+c＝y_n；记A为矩阵

m为向量

t为向量

则上述超定方程组可写为Am＝t，根据最小二乘解的公式可得正规方程为A^TAm＝A^Tt，求此正规方程便可以得出二次函数的a、b、c三个系数。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行的方法包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

上述在运动轨迹曲线上计算目标船舶的将来位姿的方法包括：

请参阅图2所示，目标船舶的将来运动轨迹曲线为已知的二次函数y＝ax²+bx+c，点1和点2之间的曲线段长度等于船速乘以Δt，其中点1的初始位姿为二次函数上与目标船舶当前位姿的x轴相等的点的位姿，其中初始位姿为该点的坐标，根据该点坐标计算得到点1的位姿；同时利用曲线长度积分公式

计算得到点2的坐标，根据该点坐标计算得到点2的位姿，其中L为曲线段长度，x₁为一个点的x坐标，x₂为另一个点的x坐标，y为ax²+bx+c，y’为y的导数。具体地，根据点的坐标计算得到点的位姿的方法包括计算二次函数在该点处的导数的反正切函数，得到两个朝向角度，通过目标船舶的前进方向排除其中一个朝向角度，另外一个朝向角度即为该点的位姿。

在运动轨迹曲线上计算待会遇船舶的将来位姿的方法参照上述计算目标船舶的将来位姿的方法，本发明在这里不做赘述。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，在模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速沿着各自的将来运动轨迹曲线航行时，使用微小的直线段代替曲线段以减少计算量。具体地，请参阅图3所示，采用近似的手法，以点1为圆心，L为半径作圆，然后联立圆的式子和二次函数的式子得出交点，通过目标船舶的航向排除，最终得到点2的坐标。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法中，本发明使用目标船舶过去的运动轨迹和待会遇船舶的运动控制模型进行二次函数拟合得出目标船舶和待会遇船舶的将来运动轨迹曲线，能够针对非循迹航行船舶拟合出将来运动轨迹，然后在较短时间的局部范围内用两船的将来运动轨迹近似两船的航线，弥补了现有技术无法应对非循迹航行船舶的缺点；并且，通过模拟目标船舶和待会遇船舶在各自将来运动轨迹曲线上的航行，在考虑了目标船舶和待会遇船舶的运动趋势的基础之上，预测出两船会遇的地点和时间，弥补现有技术不考虑运动趋势就预测会遇地点和时间的缺点，具有不需要提前获知航线信息就能够预测出船舶会遇地点和时间的优点。

实施例二

下面对本发明实施例二公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统进行介绍，下文描述的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统与上文描述的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法可相互对应参照。

本发明实施例二公开了一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统，包括：

模型建立模块，所述模型建立模块用于建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

轨迹拟合模块，所述轨迹拟合模块用于获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

航行会遇模拟模块，所述航行会遇模拟模块用于模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。。

在本发明实施例公开的一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统中，所述航行会遇模拟模块模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

本实施例的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统用于实现前述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，因此该系统的具体实施方式可见前文中的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再展开介绍。

另外，由于本实施例的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统用于实现前述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，因此其作用与上述方法的作用相对应，这里不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；

获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。

2.根据权利要求1所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，所述待会遇船舶的离散运动控制模型如下：

x_k＝f(x_k-1,u_k,v_k,w_k),k＝1,2,…,K；

其中，x_k是k时刻的船舶状态量，u_k是k时刻的船舶控制量，v_k是k时刻的水文条件，w_k是k时刻的高斯噪声，f(·)是非线性运动模型。

3.根据权利要求1所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，获取过去固定时间内目标船舶的航行信息的方法包括：

在待会遇船舶上部署能够获取目标船舶航行信息的自动识别系统，利用所述自动识别系统获取过去固定时间内目标船舶的航行信息。

4.根据权利要求2或3所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于：所述待会遇船舶上还部署有能够获取自身定位信息的导航系统，利用所述导航系统获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标。

5.根据权利要求1所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于：模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行的方法包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

6.根据权利要求5所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，在运动轨迹曲线上计算目标船舶的将来位姿的方法包括：

目标船舶的将来运动轨迹曲线为已知的二次函数y＝ax²+bx+c，两点之间的曲线段长度等于船速乘以Δt，其中一个点的初始位姿为二次函数上与目标船舶当前位姿的x轴相等的点的位姿，其中初始位姿为该点的坐标，根据该点坐标计算得到该点的位姿；同时利用曲线长度积分公式

计算得到另一个点的坐标，根据该点坐标计算得到该点的位姿，其中L为曲线段长度，x₁为一个点的x坐标，x₂为另一个点的x坐标，y为ax²+bx+c，y’为y的导数。

7.根据权利要求6所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于，根据点的坐标计算得到点的位姿的方法包括：

计算二次函数在该点处的导数的反正切函数，得到两个朝向角度，通过目标船舶的前进方向排除其中一个朝向角度，另外一个朝向角度即为该点的位姿。

8.根据权利要求1所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测方法，其特征在于：在模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速沿着各自的将来运动轨迹曲线航行时，使用微小的直线段代替曲线段以减少计算量。

9.一种用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统，其特征在于，包括：

模型建立模块，所述模型建立模块用于建立待会遇船舶的离散运动控制模型；

轨迹拟合模块，所述轨迹拟合模块用于获取过去固定时间内目标船舶的航行信息，得到目标船舶过去的运动轨迹曲线，基于该运动轨迹曲线估计出其平均船速作为目标船舶的当前船速，并使用二次函数对过去的运动轨迹曲线进行拟合，得到目标船舶将来的运动轨迹曲线；获取待会遇船舶的船体、船头和船尾的相对坐标，根据所述离散运动控制模型计算得到所述待会遇船舶在将来固定时间内的船体、船头和船尾的三组坐标，并使用二次函数对三组坐标进行拟合，得到三条关于待会遇船舶的船体、船头和船尾的将来运动轨迹曲线；

航行会遇模拟模块，所述航行会遇模拟模块用于模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，实时记录目标船舶和待会遇船舶的船头的最近距离、目标船舶和待会遇船舶的船尾的最近距离以及各自的坐标和航行时间，取两个最近距离中的最小值作为两船会遇的最近距离，此时两船在各自的将来运动轨迹曲线上的坐标即两船的会遇地点，航行时间即会遇时间。。

10.根据权利要求9所述的用于海域非循迹航行船舶的会遇时空预测系统，其特征在于，所述航行会遇模拟模块模拟目标船舶和待会遇船舶以当前航速和航向同时沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，包括：

将固定时间等分成n份，每一份的时间间隔为Δt，同时新建两个容器，一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船头的距离，另一个用于存储目标船舶与待会遇船舶船尾的距离，目标船舶和待会遇船舶以各自的当前航速航向沿着各自的将来运动轨迹曲线航行，以Δt为一个时间单位逐次计算两船的将来位姿，以及计算目标船舶距离待会遇船舶船头、目标船舶距离待会遇船舶船尾的两个距离，并将这两个距离值分别存储于对应的容器中，直到n个Δt结束。

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