船舶避碰自動化關(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、擱淺等海難事故時有發(fā)生。研發(fā)基于國際海上避碰規(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，并提高我國自主產(chǎn)權(quán)綜合船橋系統(tǒng)的研究水平和國產(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，進一步拓展了船舶智能避碰決策自動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、避碰自動決策優(yōu)化算法。通過對船舶擬人智能避碰決策理論進行了一系列的理論完善與優(yōu)化，具體包括:目標(biāo)交會特征識別算法的完善、船舶碰撞危險度判斷閾值量化數(shù)學(xué)建模及其優(yōu)化、船舶安全會遇距離估算模型的優(yōu)化、船舶預(yù)測復(fù)航限制時間模型的完整性推證及其算法的完備性論證、基于特殊交會特征下的最晚施舵時機的避讓方法及幅度求解的優(yōu)化。同時提出了沿用智能避碰自動決策單獨或者同時自動避讓孤立靜態(tài)礙航物以及動態(tài)船舶的方法。經(jīng)過仿真測試，使用該方法單獨避讓孤立靜態(tài)礙

3、航物或者同時避讓動靜態(tài)礙航物的方法可行。
　　(2)提出了一種動態(tài)評判船舶碰撞危險及危險度的計算模型，更加科學(xué)地從整體上使用智能評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)與通報自動化的優(yōu)化算法，以確保智能避碰自動決策方法達到預(yù)期的實施效果。
　　(3)根據(jù)智能避碰決策自動化方法形成特點，提出了一種可以直觀體現(xiàn)機器決策并與國際海上避碰規(guī)則（COLREGs）重要條款相對應(yīng)的16條機器規(guī)則（即兩船會遇與多船會遇態(tài)

4、勢下智能避碰決策自動化方法的機器規(guī)則條款），針對每一條機器規(guī)則進行了詳細的理論分析以及案例解析，以確保海上實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化算法及船舶智能避碰自動決策方法關(guān)鍵模型算法完備性的測試方案，搭建了近似海上實測環(huán)境的開闊水域船舶航行自動化關(guān)鍵算法驗證仿真平臺，在該平臺上開展船舶航向控制、航跡保持以及船舶自動避碰的系統(tǒng)測試。重點在該平臺上進行兩船自動避碰與多船自動避碰的案例測試，測試結(jié)果

5、顯示智能避碰自動決策方法的可靠性以及準確性已經(jīng)初步達到工程實際應(yīng)用的程度。
　　(5)開展船舶智能避碰自動決策技術(shù)實用化設(shè)計以及航海模擬器上的應(yīng)用研究。為使智能避碰自動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)計方案，包括船舶碰撞危險度排序、避讓重點船提示與自動試操船用戶界面設(shè)計與實現(xiàn)。針對現(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，實現(xiàn)智能目標(biāo)船與本船的智能化功能設(shè)計。
　　本文針對開闊水