基于路径规划跟踪控制的狭水道船舶避碰研究

作     者：孙建明 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵月林;汪龙生

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：狭水道 船舶避碰 路径规划 船舶领域 跟踪控制 神经网络 

摘      要：随着国际贸易如火如茶的进行,船舶大型化、快速化程度不断地发展,狭水道船舶密集、往来频繁,航路面对更快速的大型船舶、超大型船舶显得更加狭窄、拥堵,船舶航行操纵难度大幅度增大,会遇时船舶碰撞风险大大增加,碰撞事故时有发生。为能将狭水道船舶碰撞风险和事故率降到最低,丰富狭水道船舶智能避碰理论研究方法,本文在狭水道船舶避碰理论研究的基础上,针对狭水道水域船舶航行特点,根据神经网络对船舶避障路径规划设计,利用基于LOS导航算法和模糊控制技术实现船舶自主跟踪避险路径,建立一个可操作并能适用于狭水道航行船舶自动避碰数学模型,实现自主避碰,减少人为因素对船舶操纵的影响,确保狭水道内船舶通航安全,提升船舶智能化。本文的主要研究内容包括:1.根据船舶领域模型确定船舶最小安全会遇距离。考虑到狭水道航行实际,结合船舶领域大小及航道可航水域,利用神经网络算法进行避碰路径规划。2.针对上述避碰路径,利用基于LOS导航算法实现船舶有效跟踪避险路径,再采用模糊控制技术完成船舶自主跟踪该路径,实现自主避碰。3.利用MATLAB仿真软件构建狭水道船舶路径规划与跟踪控制避碰仿真平台,并对三种狭水道会遇局面(对局局面、交叉相遇局面和追越)进行仿真。结果表明,本船按照路径规划算法设计的路径进行避让时,既能保证本船与目标船有足够的安全会遇距离,又能保证本船与岸壁保持足够的距离,船舶航向改变幅度和速度都不大,既省时又安全。