船舶避碰智能決策自動化研究

1、船舶避碰智能決策自動化研究船舶避碰智能決策自動化研究本文由stwyvern貢獻doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。[收稿日期]20050928[基金項目]福建省自然科學基金資助項目(A0410023)[作者簡介]李麗娜(1962)女教授從事航海自動化技術研究.[文章編號]10077405(2006)02018805綜述船舶避碰智能決策自動化研究李麗娜楊神化曹寶根李子富(集美大學航海學院福建

2、廈門361021)[摘要]簡要論述了實現(xiàn)船舶自動避碰的意義、自動避碰的基本過程及其研究內(nèi)容重點分析了國內(nèi)外船舶避碰智能決策自動化的研究現(xiàn)狀和動向、存在的主要問題與對策指出了船舶避碰智能決策自動化尚待研究的課題.[關鍵詞]船舶避碰智能決策碰撞危險度模糊數(shù)學專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡[中圖分類號]U666124[文獻標識碼]A0引言隨著航運業(yè)的發(fā)展船舶正朝著大型化、專業(yè)化、快速化方向發(fā)展海上交通環(huán)境因此日趨復雜船舶航行密度越來越大航道與港口水域變得相

3、對狹窄使得船舶操縱問題越來越突出船舶碰撞、擱淺觸礁事故時有發(fā)生.據(jù)統(tǒng)計每年失事的船舶約200艘總噸位數(shù)為120萬t占世界船隊的04%左右這相當于每15d失事一艘5萬t級的船舶.事實說明在船舶避碰輔助設備十分普及的今天船舶碰撞、擱淺和觸礁事故仍屢屢發(fā)生.這些事故的發(fā)生不僅造成了重大的人員傷亡、巨額財產(chǎn)損失而且對海洋環(huán)境構(gòu)成嚴重的威脅.在碰撞的事故原因調(diào)查中有80%以上是由于人為因素造成的.解決人為因素問題可以通過兩個途徑:一是加強船員的技

4、術培訓及管理提高船員的素質(zhì)及責任感二是提高船舶的自動化程度逐步實現(xiàn)航海自動化.由于航海是一種艱苦的職業(yè)其特殊的工作條件和環(huán)境使得船員的流動性較大.隨著經(jīng)濟的發(fā)展船員不可能長期從事航海這個職業(yè)已成事實這樣必然導致船員海齡不高、駕駛員經(jīng)驗不足以及技術不嫻熟等問題.綜上分析隨著科學技術的迅猛發(fā)展從技術上提高船舶的自動化程度在決策和操作上減少人的參與減輕駕駛員的負擔逐步實現(xiàn)船舶避碰的自動化這才是解決人為因素問題的根本辦法.因此船舶避碰自動措施的

5、難易程度文獻[5]船舶避碰智能決策的自動生成正是用它來衡量多船情況下危險目標的危險度大小決定避讓參考目標.22關于避碰智能決策的自動生成與優(yōu)化221模糊數(shù)學方法文獻[6]研究的“船舶避碰的模糊決策”利用模糊數(shù)學結(jié)合實際調(diào)查提出了一種避碰決策方法同時給出了在船舶交叉相遇局面中讓路船的讓路時機和轉(zhuǎn)向幅度.這一方法對于進行避碰研究幫助海員進行避碰決策避免船舶碰撞有一定意義.222神經(jīng)網(wǎng)絡方法文獻[7]采用神經(jīng)網(wǎng)絡的方法來處理電子海圖系統(tǒng)中船舶

6、自動避碰利用電子海圖技術在模擬海上環(huán)境的基礎上考慮船舶操縱特性及其海況影響提出一種解決自動避碰的新方法.但在研究過程中發(fā)現(xiàn)用單一網(wǎng)絡模型不能處理所有的船舶會遇狀態(tài)而是將船舶會遇狀態(tài)確定為分級網(wǎng)絡不同的會遇狀態(tài)對應著不同的神經(jīng)網(wǎng)絡構(gòu)成組合神經(jīng)網(wǎng)絡群.神經(jīng)網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡的權值及其參量設計以及怎樣確立組合神經(jīng)網(wǎng)絡中各個子網(wǎng)絡之間的相互關系這是一項非常艱巨而復雜的工作.因此迄今為止神經(jīng)網(wǎng)絡方法在船舶自動避碰研究中尚未得到成功的應用.223

7、遺傳算法方法文獻[8]提出了將一條航路定義為遺傳群體中的一個個體將航路上的轉(zhuǎn)向點定義為個體的基189集美大學學報(自然科學版)第11卷因從而基于遺傳算法對船舶航路進行規(guī)劃以達到安全避讓來船的目的.雖然該方法在許多地方還不夠成熟尤其是沒有充分考慮《規(guī)則》和海員的習慣做法等在安全航路設計中常會出現(xiàn)違反航海常規(guī)和避碰規(guī)則的結(jié)果但至少提出了一個新的研究思路.文獻[9]在遺傳算法的基礎上引入了bayes模型根據(jù)國際避碰規(guī)則和海上避碰慣例計算航路的

8、平均信息量把平均信息量加入遺傳算法的適應度函數(shù)來優(yōu)化傳統(tǒng)的遺傳算法試驗結(jié)果表明該方法可得到更符合《規(guī)則》和海上避讓常規(guī)的次優(yōu)解.224采用專家智能技術文獻[10]研究的避碰知識庫是一種咨詢式的避碰決策系統(tǒng).通過歸納獲得的專家信息提出了兩船間只有6種特定的會遇類型并通過調(diào)查歸納出14種可能采取的避碰行動.該系統(tǒng)存在的主要問題是:對于復雜的多船會遇局面避碰決策系統(tǒng)無法給出避碰行動決策對此只能由駕駛員自己根據(jù)局面進行處理這顯然不適應自動避碰決