一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法、装置和电子设备

本发明涉及船舶交通管理与安全监测，尤其涉及一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、海洋运输是全球贸易和经济发展不可或缺的重要组成部分。然而，复杂水域中船舶碰撞事故频繁发生，给航行安全和海上交通管理带来严重挑战。当前的船舶碰撞风险评估及预警方法存在着诸多局限，例如对复杂水域的适应性不足、对动态碰撞风险的实时监测困难等问题。

2、传统的船舶碰撞风险评估方法主要基于静态数据和简化模型，无法充分考虑复杂水域的动态环境和多因素交互影响。目前广泛应用的ais(automatic identificationsystem)技术虽然提供了船舶实时位置和状态信息，但仍存在信息获取不完整、分析手段简单等限制。

3、目前存在的技术问题主要包括但不限于：1.缺乏针对复杂水域的精准碰撞风险评估方法；2.实时监测动态碰撞风险的技术手段不够先进；3.预警系统对于碰撞危险的预判能力有待提升；4.数据处理和分析效率不高、决策支持不够智能化等。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法、装置和电子设备，用以解决现有技术中复杂水域无精准碰撞风险评估方法的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法，包括：

3、获取船舶航行数据；

4、对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息；

5、根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，以及构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型；

6、对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型；

7、根据所述船舶碰撞风险评估模型，确定区域船舶碰撞风险值。

8、在一种可能的实现方式中，所述对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息，包括：

9、采用预设基于密度的聚类算法，对不同时刻下的所述船舶航行数据中的船舶位置点进行聚类处理，得到船舶聚落划分结果；

10、所述船舶聚落划分结果包括初始船舶聚落信息和孤立船舶噪声点信息，对所述孤立船舶噪声点信息进行剔除，得到船舶聚落信息。

11、在一种可能的实现方式中，所述船舶航行数据包括船型、船长、航速和航行环境；所述根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，包括：

12、以预设四元船舶领域为框架，以船型、船长、航速和航行环境为变量，构造动态船舶领域；

13、确定本船及与本船具有会遇态势的他船，并确定本船及他船的会遇过程数据；

14、根据所述本船及他船的会遇过程数据和动态船舶领域，确定船舶安全领域边界；

15、基于所述船舶安全领域边界，确定船舶具有碰撞危险的条件，并根据所述具有碰撞危险的条件，构建碰撞风险的速度障碍模型；

16、根据本船速度与碰撞风险的速度障碍模型之间的关系，确定是否存在风险；

17、基于速度障碍模型，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型。

18、在一种可能的实现方式中，所述根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型，包括：

19、基于船舶轨迹数据，根据复杂水域中各个船舶所在位置确定网络节点；

20、确定船舶会遇态势复杂度网络的连边规则以及连边权重；

21、根据交通密度因子和交通冲突因子，以网络节点、连边规则和连边权重为条件，构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型。

22、在一种可能的实现方式中，所述对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型，包括：

23、对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到初始船舶碰撞风险评估模型；

24、确定各个所述船舶聚落信息中船舶的沙利浦值；

25、根据初始船舶碰撞风险评估模型的数值结果及所述沙利浦值，确定区域的船舶碰撞风险评估模型。

26、在一种可能的实现方式中，所述区域的船舶碰撞风险评估模型，可通过如下公式表示：

27、

28、

29、其中，ccrj表示各个聚落的碰撞风险数值结果；crii为船舶碰撞风险指数；sj表示第j个聚落的沙利浦值，si表示船舶i的沙利浦值，m-rcr表示区域碰撞风险数值结果，i表示船舶i，n表示船舶的数量，j表示聚落j，m表示聚落的数量。

30、在一种可能的实现方式中，确定区域船舶碰撞风险值之后，还包括：

31、采用预设热力动图的方法显示所述区域船舶碰撞风险值的碰撞风险的时空分布特征。

32、第二方面，本发明还提供一种复杂水域船舶碰撞风险评估装置，包括：

33、获取模块，用于获取船舶航行数据；

34、船舶聚落信息确定模块，用于对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息；

35、模型构建模块，用于根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，以及构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型；

36、船舶碰撞风险评估模块，用于对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型；

37、风险值确定模块，用于根据所述船舶碰撞风险评估模型，确定区域船舶碰撞风险值。

38、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

39、所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

40、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法中的步骤。

41、第四方面，本发明还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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法中的步骤。

42、本发明的有益效果是：首先获取船舶航行数据；随后对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息；并且根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，以及构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型；随后对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型；最后根据所述船舶碰撞风险评估模型，确定区域船舶碰撞风险值。本发明实现了识别高风险的船舶和区域，用来解决水域的碰撞风险评估难题的目的，从而提高了海上主管机构和船员对区域碰撞风险的态势感知能力，提高了船舶航行的安全性。

技术特征：

1.一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，所述对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息，包括：

3.根据权利要求1所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，所述船舶航行数据包括船型、船长、航速和航行环境；所述根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，包括：

4.根据权利要求1所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，所述根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型，包括：

5.根据权利要求1所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，所述对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型，包括：

6.根据权利要求5所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，所述区域的船舶碰撞风险评估模型，可通过如下公式表示：

7.根据权利要求1所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法，其特征在于，确定区域船舶碰撞风险值之后，还包括：

8.一种复杂水域船舶碰撞风险评估装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

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一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7所述的复杂水域船舶碰撞风险评估方法中的步骤。

技术总结本发明涉及一种复杂水域船舶碰撞风险评估方法、装置和电子设备，属于船舶交通管理与安全监测技术领域，其中，该方法包括：获取船舶航行数据；对所述船舶航行数据中的船舶位置点信息进行聚类处理，得到船舶聚落信息；根据所述船舶航行数据和所述船舶聚落信息，构建基于时变碰撞风险的多船碰撞风险度量模型，以及构建基于复杂网络的船舶会遇态势复杂度模型；对所述多船碰撞风险度量模型和所述船舶会遇态势复杂度模型进行线性组合，得到船舶碰撞风险评估模型；根据所述船舶碰撞风险评估模型，确定区域船舶碰撞风险值。本发明提高了船舶避碰的精准性，提高了行船的安全性。技术研发人员：陈鹏飞,刘淇,牟军敏,李梦霞,陈琳瑛受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18