一种船舶避让决策方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及水运交通和智能船舶领域，尤其涉及一种船舶避让决策方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.随着智能船舶的发展，在船舶自动航行的过程中，根据周围环境，进行避让决策已有较为广泛的应用。
3.但在航道上航行的船舶，出现两船会遇、追越或避让等情况时，更容易形成紧迫局面，若对危险估计不足，没能采取正确的措施，就极易发生碰撞事故。
4.因此，如何更全面的对船舶的周围环境进行分析，进行船舶避让决策，提升船舶在进出港航道航行时的安全性，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种船舶避让决策方法、装置、设备及介质，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方法，有助于实现全航程环境中船舶的高效决策，提升船舶航行时的安全性。
6.根据本发明的一方面，提供了船舶避让决策方法，包括：根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；所述航道参数信息包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息；根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；所述目标物为船舶或航标；所述类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标；基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；所述航行信息包括以下至少一种：目标物的位置、航行速度以及航行方向；根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。
7.根据本发明的另一方面，提供了一种船舶避让决策装置，包括：航行确定模块，用于根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；所述航道参数信息包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息；安全区域确定模块，用于根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；所述目标物为船舶或航标；所述类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标；解算模块，用于基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；所述航行信息包括以下至少一种：目标物的位置、航行速度以及航行方向；
决策模块，用于根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。
8.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的船舶避让决策方法。
9.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的船舶避让决策方法。
10.本发明实施例的技术方案，根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线，根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域，基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线，根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。本发明的技术方案，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方法，有助于实现全航程环境中船舶的高效决策，提升船舶航行时的安全性。
11.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1a是本发明实施例一提供的一种船舶避让决策方法的流程图；图1b是本发明实施例一提供的本机船舶与目标物方位示意图；图2a是本发明实施例二提供的一种船舶避让决策方法的流程图；图2b是本发明实施例二提供的确定避让决策的流程示意图；图3是本发明实施例三提供的一种船舶避让决策装置的结构框图；图4是本发明实施例四提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
14.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
15.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”、“目标”、“候选”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
16.在相关技术中，船舶避障决策的确定未考虑船舶所处的区域，但船舶在开阔水域和航道区域航行时，受水域环境的影响，船舶在航道内航行可能会更容易受到船间效应、岸壁效应以及浅水效应等影响，因为航道宽度通常在几百米左右，有的甚至更窄，同时可能还会受到风流的影响。在这样的航道上航行的船舶，在两船会遇、追越或避让突然窜入航道的小船等情况时，很容易形成紧迫局面，若对危险估计不足，没能采取正确的措施，就极易发生碰撞事故，为了解决上述问题，本发明充分考虑船舶周围目标物的相关信息，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方案，可以有效提高船舶航行过程中的安全性，具体的船舶避让决策方案将在后续实施例详细介绍。
17.实施例一图1a是本发明实施例一提供的一种船舶避让决策方法的流程图，图1b是本发明实施例一提供的本机船舶与目标物方位示意图。本实施例适用于船舶在航道航行过程中，进行船舶避让决策的情况，该方法可以由船舶避让决策装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成于具有船舶避让决策功能的电子设备中。如图1a所示，该方法包括：s101、根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线。
18.其中，航道参数信息是指本机船舶所处航道的相关属性信息。航道参数信息可以包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息。航道参数信息还可以包括航道水深等信息。航道类型可以包括：单向航行航道和双向航行航道。航道边界位置是指预设的航道边界线的位置信息。通航安全航速是指港口管理规范要求预先规定的安全航速。航标信息是指航道包含的航标的位置和数量信息；可选的，可以根据本机船舶的位置信息，对预存的电子海图进行信息提取，确定本机船舶所处航道的航道参数信息。
19.可选的，根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线，包括：根据航道参数信息中的航道类型，若本机船舶所处航道为单向航行航道，则确定航道中线为本机船舶的规划航线；若本机船舶所处航道为双向航行航道，则将船舶航行方向的右半侧航道的中线，作为本机船舶的规划航线。
20.s102、根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域。
21.其中，类别信息是指表征本机船舶周围物体类别的信息。类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标。安全区域是指目标物周围一定范围内的区域。
22.可选的，可以将感知设备感知到的信息和航道参数信息进行分析，对感知到的船舶周围的目标物进行分类，确定目标物的类别信息，具体包括：基于感知设备，确定位于本机船舶周围的目标物的航行信息；根据航道参数信息和目标物的航行信息，确定目标物所处的区域；根据目标物所处的区域，对目标物进行分类，确定目标物的类别信息。
23.其中，感知设备可以是本机船舶上配置的雷达、ais（automatic identification system，船舶自动识别系统）、光电等感知设备。航行信息可以包括目标物的位置、航行速度以及航行方向等信息。目标物所处的区域可以为：航道内区域、航道外区域或航道边界区域。
24.示例性的，参见图1b，可以确定本机船舶的左右两侧分别包括两个航标，分别记为航标1-4。目标船1的航行信息可以包括：航速10kn，航向180度，初始方位-3.5
°
，与本机船舶的初始距离500m；目标船2的航行信息可以包括：航速7kn，航向270
°
，初始方位22
°
，初始距离300m。
25.可选的，若目标物为动态的船舶，则可以基于感知设备，确定目标船舶的位置、航行速度以及航行方向等信息，即确定位于本机船舶周围的目标物的航行信息；若目标物为静态的位于航道边界上的航标，则可以基于感知设备，结合航道参数信息中的航标信息，确定位于本船周围预设范围内航标的位置信息，即确定位于本机船舶周围的目标物的航行信息。
26.可选的，可以将航道参数信息中的航道边界位置和航道宽度等信息，与目标物的航行信息进行比对，确定目标物所处的区域，进一步的，若目标物为动态的船舶，且位于航道内区域，则可以确定目标物的类别信息为航道内船舶；若目标物为动态的船舶，且位于航道外区域，则可以确定目标物的类别信息为航道外船舶；若目标物为静态的航标，且位于航道边界区域，则可以确定目标物的类别信息为航标。
27.可选的，确定目标物的类别信息之后，可以根据目标物的类别信息，基于预设的安全距离模型，确定各目标物对应的安全区域。其中，安全距离模型可以包括：圆形安全距离模型和六边形安全距离模型。
28.可选的，若目标物的类别信息为航道外船舶，即目标物为航道外船舶，则可以基于预设的圆形安全距离模型和第一半径，确定航道外船舶对应的安全区域；若目标物的类别信息为航道边界上静态的航标，即目标物为航标，则可以基于预设的圆形安全距离模型和第二半径，确定航标的安全区域；其中，第一半径可以大于第二半径；若目标物的类别信息为航道内船舶，即目标物为航道内船舶，则可以基于预设的六边形安全距离模型、长轴前半段长度、长轴后半段长度以及短半轴长度，确定航道内船舶的安全区域，即确定各目标物对应的安全区域。
29.示例性的，参见图1b，本船（即本机船舶）周围的目标物包括：航道外船舶（目标船2）、航道内船舶（目标船1）以及航标（航标1、航标2、航标3和航标4）。可以基于预设的安全距离模型，为各个航标分别确定半径为sda1的圆形安全区域，为航道外船舶（目标船2）确定半径为sda3的圆形安全区域，并为目标船1确定六边形安全区域，具体的，六边形的长轴前半段长度为sda2a，长轴后半段长度为sda2c，短轴左右对称，短半轴长度为sda2b，其中，长轴前半段长度为目标船1在航行方向下，中心位置与六边形长轴顶点的距离，长轴后半段长度为目标船1在反向航行方向下，中心位置与六边形长轴顶点的距离。
30.可选的，对于静态的航标的安全区域，可以基于预设的规则，结合本机船舶的船身长度、当前船速以及操纵性能等信息进行预先设置，例如，若本机船舶的船身长度为50米，则其周围的航标的圆形安全区域的半径可设置为30-80米。
31.s103、基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对
于各目标物的相对运动线。
32.其中，速度障碍原理是指基于避障算法的速度障碍理论，避障算法可以是速度障碍（velocity obstacle，vo）算法等。相对运动线是指本机船舶相与目标物之间依据目前相对运动态势会遇的相对运动轨迹线或速度矢量线。
33.可选的，可以针对每个目标物，基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，如本机船舶相与目标物的运动参数，解算出本机船舶相与目标物的最近会遇点（closestpoint of approach，cpa），并确定最近会遇点与本机船舶的连线，即确定本机船舶发出并指向最近会遇点的射线为本机船舶与该目标物的相对运动线，即解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线。
34.s104、根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。
35.其中，避让决策是指本机船舶为了不与各目标物发生碰撞而控制船身上的相关执行机构进行避让行动的决策，避让决策例如可以是船舶减半速，同时转向20
°
行驶。
36.可选的，根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，若相对运动线与各目标物对应的安全区域都不相交，则可以确定本机船舶与目标物不存在碰撞风险。
37.可选的，根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，确定本机船舶与目标物存在碰撞风险，包括：根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，确定相对运动线与各目标物对应的安全区域是否相交；若是，则确定本机船舶与对应的目标物存在碰撞风险。
38.可选的，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，可以基于速度障碍原理，分析本机船舶的航道参数信息与各目标物的航行信息，确定本机船舶避让所需执行的转向角度和航速信息，进行避让决策。
39.可选的，进行避让决策之后，还包括：将转向和/或减速的避让决策发送至执行机构以控制船舶进行避让行动。
40.可选的，在执行避让行动的过程中，或在船舶航行的全程中，可以实时监测本机船舶和各目标物的位置信息，确定是否为紧迫局面，若是，则优先执行紧急停船的避让决策。具体的，根据目标物的位置和本机船舶的位置，若检测到目标物与本机船舶的距离小于预设的紧迫距离，则确定本机船舶当前处于紧迫局面，并确定当前避让决策为紧急停船。
41.本发明实施例的技术方案，根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线，根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域，基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线，根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。本发明的技术方案，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方法，有助于实现全航程环境中船舶的高效决策，提升船舶航行时的安全性。
42.实施例二图2a是本发明实施例二提供的一种船舶避让决策方法的流程图，图2b是本发明实施例二提供的确定避让决策的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上，进一步对“在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策”进行详细的解释说明，如图2a所示，该方法包括：
s201、根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线。
43.s202、根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域。
44.s203、基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线。
45.s204、根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，根据航道参数信息，确定本机船舶的目标航速。
46.其中，目标航速是指本机船舶目标执行的航速。
47.可选的，可以根据航道参数信息，将航道参数信息中的通航安全航速，作为本机船舶的目标航速，即确定本机船舶的目标航速。
48.s205、基于速度障碍原理，解算本机船舶在目标航速下相对于目标物的第一目标转向角度。
49.其中，转向角度是本机船舶相对于目标物（危险目标）的安全避让转向角度。第一目标转向角度是指本机船舶在目标航速下躲避各目标物所需转向的目标角度。第一候选转向角度是指本机船舶在目标航速下相对于各目标物所需转向的候选角度。第二目标转向角度是指本机船舶在更新后的目标航速下躲避各目标物所需转向的目标角度。第二候选转向角度是指本机船舶在更新后的目标航速下相对于各目标物所需转向的候选角度。
50.可选的，可以基于速度障碍原理，解算本机船舶在目标航速下相对于各目标物的第一候选转向角度，将所有目标物的速度障碍空间求并集，综合求得第一候选转向角度中的最小转向角度，即确定第一目标转向角度。
51.s206、根据第一目标转向角度和预设的角度阈值的关系，进行避让决策。
52.可选的，可以确定第一目标转向角度是否小于预设的角度阈值，若是，则根据目标航速和第一目标转向角度，进行避让决策，即确定避让决策为：控制相关执行机构基于目标航速和第一目标转向角度，进行避让。其中，预设的角度阈值可以是20
°
。
53.可选的，若第一目标转向角度大于或等于预设的角度阈值，则对目标航速进行更新；基于速度障碍原理，解算本机船舶在更新后的目标航速下，相对于目标物的第二候选转向角度，并根据第二候选转向角度，确定第二目标转向角度；确定第二目标转向角度是否小于预设的角度阈值，若是，则根据更新后的目标航速和第二目标转向角度，进行避让决策。其中，预设的角度阈值可以是20
°
。
54.可选的，若第一目标转向角度大于或等于预设的角度阈值，则可以将目标航速更新为原目标航速的一半，即对目标航速进行更新。
55.可选的，若第二目标转向角度大于或等于预设的角度阈值，则可以对目标航速进行二次更新，并根据二次更新后的目标航速和预设的角度阈值，进行避让决策。其中，二次更新后的目标航速可以为目标航速的四分之一，也可以为目标航速的二分之一。
56.示例性的，参见图2b，确定第一目标转向角度，即解算最小转向角δc1之后，可以判断第一目标转向角度是否小于预设的角度阈值，即是否满足δc1《20
°
，若是，则可以确定避让决策为基于δc1和目标航速进行避让，若否，则将目标航速更新为目标航速的半速，并基于半速目标航速，解算最小转向角δc2，即确定第二目标转向角度，判断第二目标转向角度是否小于预设的角度阈值，即是否满足δc2《20
°
，若是，则可以确定避让决策为基于δc2和目标航速的半速进行避让，若否，则可以根据目标物的位置和本机船舶的位置，确定本机
船舶当前是否处于紧迫局面，若是，则可以确定避让决策为紧急停船，若否，则可以确定避让决策为基于角度阈值（20
°
）和目标航速的半速进行避让。
57.可选的，确定本机船舶的转向角度和目标航速之后，还包括：确定转向角度关联的转向方向为相对于船舶航行方向向左转，还是相对于船舶航行方向向右转，若本机船舶与目标物为对遇场景，且转向角度关联的转向方向为相对于船舶航行方向向左转，考虑到海上避碰规则对会遇决策的影响，可以将转向角度更新为180
°
，并根据更新后的转向角度，进行避让决策。若本机船舶与目标物为对遇场景，且转向角度关联的转向方向为相对于船舶航行方向向右转，则可以直接基于确定的转向角度和目标航速，进行避让决策。
58.本发明实施例的技术方案，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，根据航道参数信息，确定本机船舶的目标航速，基于速度障碍原理，解算本机船舶在目标航速下相对于目标物的第一目标转向角度，最后根据第一目标转向角度和预设的角度阈值的关系，进行避让决策。给出了在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下进行避让决策的一种可实施方式，可以更全面的考虑本机船舶和周围的目标物的相关信息，实现高效的避让决策，提升船舶航行时的安全性。
59.实施例三图3是本发明实施例三提供的一种船舶避让决策装置的结构框图，本发明实施例所提供的一种船舶避让决策装置可执行本发明任一实施例所提供的船舶避让决策方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
60.如图3所示，该装置包括：航行确定模块301，用于根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；所述航道参数信息包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息；安全区域确定模块302，用于根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；所述目标物为船舶或航标；所述类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标；解算模块303，用于基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；所述航行信息包括以下至少一种：目标物的位置、航行速度以及航行方向；决策模块304，用于根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。
61.本发明实施例的技术方案，根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线，根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域，基于速度障碍原理，结合规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线，根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。本发明的技术方案，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方法，有助于实现全航程环境中船舶的高效决策，提升船舶航行时的安全性。
62.进一步的，决策模块304包括：航速确定单元，用于根据航道参数信息，确定本机船舶的目标航速；第一角度解算单元，用于基于速度障碍原理，解算本机船舶在目标航速下相对于目标物的第一目标转向角度；
决策单元，根据所述第一目标转向角度和预设的角度阈值的关系，进行避让决策。
63.进一步的，决策单元具体用于：若所述第一目标转向角度大于或等于预设的角度阈值，则对所述目标航速进行更新；基于速度障碍原理，解算本机船舶在更新后的目标航速下，相对于目标物的第二候选转向角度，并根据第二候选转向角度，确定第二目标转向角度；确定第二目标转向角度是否小于预设的角度阈值，若是，则根据更新后的目标航速和第二目标转向角度，进行避让决策。
64.进一步的，航行确定模块301具体用于：根据航道参数信息中的航道类型，若本机船舶所处航道为单向航行航道，则确定航道中线为本机船舶的规划航线；若本机船舶所处航道为双向航行航道，则将船舶航行方向的右半侧航道的中线，作为本机船舶的规划航线。
65.进一步的，决策模块304还用于：根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，确定相对运动线与各目标物对应的安全区域是否相交；若是，则确定本机船舶与对应的目标物存在碰撞风险。
66.进一步的，上述装置还用于：基于感知设备，确定位于本机船舶周围的目标物的航行信息；根据航道参数信息和目标物的航行信息，确定目标物所处的区域；所述区域包括：航道内区域、航道外区域以及航道边界区域；根据目标物所处的区域，对目标物进行分类，确定目标物的类别信息。
67.进一步的，上述装置还用于：根据目标物的位置和本机船舶的位置，若检测到目标物与本机船舶的距离小于预设的紧迫距离，则确定本机船舶当前处于紧迫局面，并确定当前避让决策为紧急停船。
68.实施例四图4是本发明实施例四提供的电子设备的结构示意图。图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
69.如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（rom）12、随机访问存储器（ram）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（rom）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（ram）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出（i/o）接口15也连接至总线14。
70.电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
71.处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（cpu）、图形处理单元（gpu）、各种专用的人工智能（ai）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（dsp）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如船舶避让决策方法。
72.在一些实施例中，船舶避让决策方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的船舶避让决策方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行船舶避让决策方法。
73.本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（fpga）、专用集成电路（asic）、专用标准产品（assp）、芯片上系统的系统（soc）、负载可编程逻辑设备（cpld）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
74.用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
75.在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（cd-rom）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
76.为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，crt（阴极射线管）或者lcd（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装
置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
77.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（lan）、广域网（wan）、区块链网络和互联网。
78.计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
79.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
80.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶避让决策方法，其特征在于，包括：根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；所述航道参数信息包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息；根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；所述目标物为船舶或航标；所述类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标；基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；所述航行信息包括以下至少一种：目标物的位置、航行速度以及航行方向；根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策，包括：根据航道参数信息，确定本机船舶的目标航速；基于速度障碍原理，解算本机船舶在目标航速下相对于目标物的第一目标转向角度；根据所述第一目标转向角度和预设的角度阈值的关系，进行避让决策。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一目标转向角度和预设的角度阈值的关系，进行避让决策，包括：若所述第一目标转向角度大于或等于预设的角度阈值，则对所述目标航速进行更新；基于速度障碍原理，解算本机船舶在更新后的目标航速下，相对于目标物的第二候选转向角度，并根据第二候选转向角度，确定第二目标转向角度；确定第二目标转向角度是否小于预设的角度阈值，若是，则根据更新后的目标航速和第二目标转向角度，进行避让决策。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线，包括：根据航道参数信息中的航道类型，若本机船舶所处航道为单向航行航道，则确定航道中线为本机船舶的规划航线；若本机船舶所处航道为双向航行航道，则将船舶航行方向的右半侧航道的中线，作为本机船舶的规划航线。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定本机船舶与目标物存在碰撞风险，包括：根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，确定相对运动线与各目标物对应的安全区域是否相交；若是，则确定本机船舶与对应的目标物存在碰撞风险。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于感知设备，确定位于本机船舶周围的目标物的航行信息；根据航道参数信息和目标物的航行信息，确定目标物所处的区域；所述区域包括：航道内区域、航道外区域以及航道边界区域；根据目标物所处的区域，对目标物进行分类，确定目标物的类别信息。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据目标物的位置和本机船舶的位置，若检测到目标物与本机船舶的距离小于预设的紧迫距离，则确定本机船舶当前处于紧迫局面，并确定当前避让决策为紧急停船。8.一种船舶避让决策装置，其特征在于，包括：航行确定模块，用于根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；所述航道参数信息包括以下至少一种：航道类型、航道边界位置、通航安全航速、航道宽度以及航标信息；安全区域确定模块，用于根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；所述目标物为船舶或航标；所述类别信息包括：航道外船舶、航道内船舶以及航标；解算模块，用于基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；所述航行信息包括以下至少一种：目标物的位置、航行速度以及航行方向；决策模块，用于根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的船舶避让决策方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的船舶避让决策方法。

技术总结
本发明公开了一种船舶避让决策方法、装置、设备及介质。该方法包括：根据航道参数信息，进行本机船舶在航道内的航行规划，确定规划航线；根据目标物的类别信息，确定各目标物对应的安全区域；基于速度障碍原理，结合所述规划航线和目标物的航行信息，解算本机船舶相对于各目标物的相对运动线；根据相对运动线与各目标物对应的安全区域的关系，在确定本机船舶与目标物存在碰撞风险的情况下，进行避让决策。本发明的技术方案，为船舶在航道航行时提供了一种新的避让决策方案，有助于实现全航程环境中船舶的高效决策，提升船舶航行时的安全性。性。性。


技术研发人员：房媛媛 宋晔 于双宁 胡英俊 孟凡彬 曹阳
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/6/26