申请/专利权人：上海海事大学

申请日：2020-12-30

公开（公告）日：2024-02-13

公开（公告）号：CN112799069B

主分类号：G01S13/937

分类号：G01S13/937

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.13#授权;2021.06.01#实质审查的生效;2021.05.14#公开

摘要：本发明公开了一种基于航海雷达图像的冰区航行海冰避障路径生成方法，该方法通过航海雷达图像，识别本船船位、短期目标位置及海冰碍航区域，重构冰区航行场景；结合双向快速扩展随机树B‑RRT算法与贪心算法，生成较为简捷的路径，提出一种小尺度的海冰避障路径生成方法。相较于采用海冰模型或冰图进行大尺度冰区水域航行的航路设计，冰区水域的气象与海况变化莫测，尚需小尺度的海冰避障路径进行辅助决策支持。由于小尺度冰区航行决策时间有限，本发明提出的方法具有随机性，可以在短时间内快速生成多条路径，再藉由路径风险指数评估与选择风险较低的海冰避障路径，为冰区航行辅助决策提供技术支撑。

主权项：1.一种基于航海雷达图像的冰区航行海冰避障路径生成方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：冰区航行场景重构；步骤1.1：读取航海雷达图像，根据所设定的画面每秒传输帧数FPS，从航海雷达视频撷取特定时点的图像；步骤1.2：获取关键信息，从图像上获取航海雷达的显示模式、显示方向、选定的距离标尺、距离刻度圈的间距、船首向、对水航速、对地航向、对地航速及计画航路；步骤1.3：撷取圆形显示区，航海雷达图像的圆形显示区为主要表征冰区航行场景的感兴趣区域，将感兴趣区域以掩膜区域矩阵表示，区域内数值设置为1，区域外数值设置为0；步骤1.4：确认自身船位与目标位置，不论航海雷达选用偏心或非偏心的显示方式，自身船位皆为统一共同基准点，都是距离刻度圈的圆心；另外，从计画航路与方位刻度的交点及船首向判别短期目标位置；据此，可以读取自身船位与目标位置在雷达图像上的坐标；步骤1.5：提取海冰与目标，将圆形显示区内根据目标回波的像素覆盖区域设置为黑色，其他冗余信息的区域设置为白色，获得海冰与目标的二值图像；步骤二：冰区避障路径生成；步骤2.1：使用双向快速扩展随机树B-RRT算法生成路径，将本船船位视为起点，将计画航路上的短期目标位置视为终点，将海冰与不明目标区域视为碍航区域，从起点与终点同时向位形空间中新增顶点，快速生成路径；步骤2.2：使用贪心算法去除冗余点，改善双向快速扩展随机树容易产生冗余顶点的缺点；步骤2.3：依据船舶航速，生成适当数量的路径方案；相同航行距离下，船舶航速越快，避障路径的决策时间越有限，航行员可以自行设定生成路径方案个数的阈值；步骤三：冰区避障路径选择；步骤3.1：计算路径风险指数，一条路径是由数个转向点所组成，在转向点Xi与转向点Xi+1之间有一航段Sj+1，在航段Sj+1上，设定数个间隔相等的基准点，以每个基准点为中心建立一个正方形测试框，标记出在测试框内的海冰边界像素，计算各个海冰边界像素与该基准点之间的距离；比较各个基准点，找寻在该航段中，最接近点的距离DCPj+1及包含最接近点的该块海冰面积Areaj+1，通过下式将各个航段的风险数值加总后，可获得整条路径的风险数值，风险数值越大代表该条路径越危险； 其中，RRI：路径风险指数；Areaj：J航段上，最接近点的该块海冰面积；DCPj：J航段上，最接近点的距离；步骤3.2：选择路径，比较所有生成的路径方案，挑选风险指数最小的路径作为推荐路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海海事大学 一种基于航海雷达图像的冰区航行海冰避障路径生成方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD