基于AIS信息和船舶領域的幾何避碰研究.pdf

1、船舶航行安全一直是航海界專家學者研究的重點，隨著港口經(jīng)濟的迅速發(fā)展，往返于世界航路的船只越來越多，致使船舶避碰在保證船舶航行安全中的重要性越發(fā)明顯。為此，國際海事組織、各沿海國家以及航海界的專家學者都致力于如何減少船舶碰撞事故發(fā)生的研究，并在不同層面取得了相應的成果。 在船舶避碰的研究中，以幾何避碰為核心的技術性的研究一直是該項工作的重點。ARPA雷達的出現(xiàn)為幾何避碰的研究帶來質(zhì)的變化，使得實現(xiàn)船舶自動避碰成為可能。近年來，國內(nèi)

2、外的專家學者致力于其中，提出了各自的見解和觀點，并設計了多種基于避碰幾何分析的船舶自動避碰系統(tǒng)。然而，由于雷達固有的缺陷，ARPA系統(tǒng)并不能提供自動避碰所需的準確信息，從而制約了自動避碰系統(tǒng)的實際應用。近年來船舶AIS系統(tǒng)的投入使用，給獲取會遇信息的方式帶來了徹底的轉變，由雷達的主動探測轉化為本船的自動接收，會遇船舶之間實現(xiàn)了真正的準確信息共享。 船舶幾何避碰的研究中，船舶預測危險區(qū)域(Predicted Area of Col

3、lision：PAD)具有直觀、迅速準確地判斷碰撞危險，和直接提供轉向避碰的幅度以及可對多目標同時觀測等優(yōu)點。但是因為船舶PAD自身模型存在的不足及雷達的固有缺陷，使得雷達PAD在航海實踐中難以得到充分的利用。本文將以船舶AIS系統(tǒng)提供的信息為入口，結合交通工程學中船舶領域的概念，對船舶PAD及其應用進行進一步的探討，提出基于船舶領域的船舶PAD(Domain-based PredictedArea:DPAD)，并嘗試在計算機上對其進行

4、圖形處理。 本論文的正文部分分為六章。第一章為序論部分，主要介紹船舶碰撞研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本文選題的背景以及研究的目的與內(nèi)容。第二章為船舶避碰的幾何模型，分為三個部分，第一部分分析了AIS系統(tǒng)提供的信息；第二部分討論了船舶會遇的幾何模型，并基于幾何坐標系建立AIS避碰信息的分析模型；第三部分分析了當前交通工程學中對于船舶領域研究的狀況。 第三章為船舶預測危險區(qū)(PAD)及其數(shù)學模型，主要介紹了區(qū)域碰撞危險評價方法以及

5、船舶碰撞危險區(qū)域的原理，分析了船舶PPC(Predicted Point OfCollision)和PAD的繪制原理和相應的幾何模型。 第四章為基于AIS信息與船舶領域的船舶預測危險區(qū)模型，它是本文的重點，主要分為四個部分，第一部分分析了船舶PAD的特點，并提出需要改進的地方；第二部分確定合適的船舶領域并討論船舶領域的數(shù)學模型；第三部分討論建立DPAD，并對其圖形進行分析；第四部分建立DPAD的數(shù)學模型，為在計算機上進行：DPA