船舶避碰自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著船舶日益大型化、快速化，船舶碰撞、擱淺等海難事故時(shí)有發(fā)生。研發(fā)基于國(guó)際海上避碰規(guī)則的智能避碰決策支持系統(tǒng)可大大降低海難事故的發(fā)生率，并提高我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)綜合船橋系統(tǒng)的研究水平和國(guó)產(chǎn)化程度。論文在前人船舶擬人智能避碰決策支持(PIDVCA)的研究成果基礎(chǔ)上，通過分析原有方法中存在的不足，提出了解決問題的優(yōu)化方法和模型，進(jìn)一步拓展了船舶智能避碰決策自動(dòng)化方法的深度與廣度。
　　本文所做的主要工作如下:
　　(1)提出了一組智能

2、避碰自動(dòng)決策優(yōu)化算法。通過對(duì)船舶擬人智能避碰決策理論進(jìn)行了一系列的理論完善與優(yōu)化，具體包括:目標(biāo)交會(huì)特征識(shí)別算法的完善、船舶碰撞危險(xiǎn)度判斷閾值量化數(shù)學(xué)建模及其優(yōu)化、船舶安全會(huì)遇距離估算模型的優(yōu)化、船舶預(yù)測(cè)復(fù)航限制時(shí)間模型的完整性推證及其算法的完備性論證、基于特殊交會(huì)特征下的最晚施舵時(shí)機(jī)的避讓方法及幅度求解的優(yōu)化。同時(shí)提出了沿用智能避碰自動(dòng)決策單獨(dú)或者同時(shí)自動(dòng)避讓孤立靜態(tài)礙航物以及動(dòng)態(tài)船舶的方法。經(jīng)過仿真測(cè)試，使用該方法單獨(dú)避讓孤立靜態(tài)礙

3、航物或者同時(shí)避讓動(dòng)靜態(tài)礙航物的方法可行。
　　(2)提出了一種動(dòng)態(tài)評(píng)判船舶碰撞危險(xiǎn)及危險(xiǎn)度的計(jì)算模型，更加科學(xué)地從整體上使用智能評(píng)判算法得出船舶避讓的難易程度;提出了兩船間船舶避碰決策協(xié)調(diào)與通報(bào)自動(dòng)化的優(yōu)化算法，以確保智能避碰自動(dòng)決策方法達(dá)到預(yù)期的實(shí)施效果。
　　(3)根據(jù)智能避碰決策自動(dòng)化方法形成特點(diǎn)，提出了一種可以直觀體現(xiàn)機(jī)器決策并與國(guó)際海上避碰規(guī)則（COLREGs）重要條款相對(duì)應(yīng)的16條機(jī)器規(guī)則（即兩船會(huì)遇與多船會(huì)遇態(tài)

4、勢(shì)下智能避碰決策自動(dòng)化方法的機(jī)器規(guī)則條款），針對(duì)每一條機(jī)器規(guī)則進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析以及案例解析，以確保海上實(shí)際使用的可接受度與可行性。
　　(4)提出了一種開闊水域船舶航行自動(dòng)化算法及船舶智能避碰自動(dòng)決策方法關(guān)鍵模型算法完備性的測(cè)試方案，搭建了近似海上實(shí)測(cè)環(huán)境的開闊水域船舶航行自動(dòng)化關(guān)鍵算法驗(yàn)證仿真平臺(tái)，在該平臺(tái)上開展船舶航向控制、航跡保持以及船舶自動(dòng)避碰的系統(tǒng)測(cè)試。重點(diǎn)在該平臺(tái)上進(jìn)行兩船自動(dòng)避碰與多船自動(dòng)避碰的案例測(cè)試，測(cè)試結(jié)果

5、顯示智能避碰自動(dòng)決策方法的可靠性以及準(zhǔn)確性已經(jīng)初步達(dá)到工程實(shí)際應(yīng)用的程度。
　　(5)開展船舶智能避碰自動(dòng)決策技術(shù)實(shí)用化設(shè)計(jì)以及航海模擬器上的應(yīng)用研究。為使智能避碰自動(dòng)決策方法能投入工程應(yīng)用，提出了船舶智能避碰輔助決策支持功能的設(shè)計(jì)方案，包括船舶碰撞危險(xiǎn)度排序、避讓重點(diǎn)船提示與自動(dòng)試操船用戶界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)現(xiàn)有航海模擬器存在的不足，提出了構(gòu)建智能航海模擬器的思路，實(shí)現(xiàn)智能目標(biāo)船與本船的智能化功能設(shè)計(jì)。
　　本文針對(duì)開闊水