多船会遇动态避碰路径规划算法研究

作     者：王奇瑶 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：夏桂华

授予年度：2020年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：多船避碰 危险度 几何算法 动态窗口算法 

摘      要：船舶在海上的航行,最重要的就是安全。然而航海事故却时有发生,因此为了减少海上事故的发生,进一步增强航行的安全程度,增强船舶在海上自身行驶的安全性,减缓驾驶员的操劳以及心理担负,防止船舶碰撞事故的发生,研究海上避碰算法,建立船舶航行辅助决策和自主航行系统,具备非常重要的意义。近年来,针对海上单船避碰算法的研究已经取得了很大的进展,然而在多船避碰的路径规划方面目前还有很多值得研究的问题,因此本论文主要针对多船避碰路径规划进行研究与探讨。首先,介绍了一些国内外的研究现状,包括碰撞危险度、避碰算法等的研究现状。其次提出本文的章节安排和内容。随后对多船会遇的危险度进行了分析,给出两种碰撞危险度的分析方法。一种是定量分析,给出船舶运动参数的计算模型,基于DCPA、TCPA建立了碰撞危险的模型,另一种是定性分析,基于船舶安全域的危险度分析,随后对多船避碰原理进行了介绍,对多船会遇的情形进行探讨。基于海事规则,应用避碰几何算法,建立转向避碰模型,复航时机模型,并给出几种多船的避碰决策,进行分析,选择最优的一种方案。根据规则和方案确定出安全航向,并进行单船和多船避碰仿真验证。针对避碰几何算法不能解决复杂多船会遇问题的特点,介绍了改进动态窗口算法和速度障碍法,介绍了预测轨迹和行驶的安全范围,通过评价函数,选出最优的动态避碰路径规划,并进行单船和多船障碍物的仿真验证。