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船舶最晚施舵点

大连海事大学学报 2002年第2期28卷 10-13页

作者：李伟孙立成洪碧光大连海事大学航海学院辽宁大连116026

在研究了现有文献的基础上 ,提出最晚施舵点应当是一种动态模型 ,对影响最晚施舵点的因素进行分析 ,在层次结构上将有关要素进行整理 ,并明确哪些是必不可少的 ,然后 ,把最晚施舵点所涉及的要素和层次化为子要素 ,采用模糊数学理论来描... 详细信息

在研究了现有文献的基础上 ,提出最晚施舵点应当是一种动态模型 ,对影响最晚施舵点的因素进行分析 ,在层次结构上将有关要素进行整理 ,并明确哪些是必不可少的 ,然后 ,把最晚施舵点所涉及的要素和层次化为子要素 ,采用模糊数学理论来描述和分析这类模糊现象 ,最终 ,建立影响最晚施舵点因素的综合评判数学模型 .为检验文中所建模型的合理性 ,在模拟器中采用实例的形式对结论进行验证 ,结果表明该模型是合理。

关键词：船舶最晚施舵点模糊数学综合评判模糊器碰撞危险

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船舶最晚施舵点数学模型的研究

船舶最晚施舵点数学模型的研究

作者：李伟大连海事大学

学位级别：硕士

船舶航行的目的，是为了安全有效的将人和货物运送到目的地。围绕这一目的的系统称之为船舶航行系统。航行系统可认为是由船舶、环境和航法三要素组成。海上避碰研究正是围绕这三个要素，从多角度、多方位、各层次和多手段进行详细研究... 详细信息

船舶航行的目的，是为了安全有效的将人和货物运送到目的地。围绕这一目的的系统称之为船舶航行系统。航行系统可认为是由船舶、环境和航法三要素组成。海上避碰研究正是围绕这三个要素，从多角度、多方位、各层次和多手段进行详细研究的。《规则》要求船舶严格遵守规则各条的规定，并且在《碰撞危险》条款中对如何判断碰撞危险和在判断碰撞危险时应注意的问题做出了较为具体、全面的规定，然而，对“碰撞危险”这样一个非常重要的概念，规则不仅没有给出一个严格的定义，而且一些权威著作都没有对此进行讨论，因此基于碰撞危险概念基础上的最晚施舵点的问题也变得比较困难。最晚施舵点是对船舶存在碰撞危险进行评价的一种重要手段。无论是在航海实践中，还是在船舶避碰智能决策系统的研究中，都是一个非常重要的概念。当两船接近到单凭让路船的行动不能避免碰撞时，依照船长的判断采取最有助于避碰的行动，不仅成为直航船的权利，也是直航船的义务。然而在执行此规则时，直航船遇到的一个难题是如何确定何时与让路船处于极限位置。国内外很多专家、学者对这一问题进行了大量的研究，取得了一定成果，但也仍然存在一些问题。本文在分析现有研究成果的基础上，提出新的确定船舶最晚施舵点的方法，以满足建立避碰智能决策系统以及指导驾驶员进行避碰行动的需要。本文认为最晚施舵点模型应当是一种动态的模型，影响最晚施舵点模型的因素包括：船舶的操纵性能、本船的速度、本船的尺度、来船与本船的会遇格局、人为因素、自然环境等因素的影响。为了对这些因素进行分析，首先需要在层次结构上将有关影响最晚施舵点的要素进行整理，并明确那些因素是必不可少的。然后，把最晚施舵点涉及的要素和层次化为子要素，考虑到这些因素对最晚施舵点影响程度不同，且其影响是相对的、经验的、模糊的，各指标具有不连续性，致使船舶操纵安全难以量化，因此，本文采用模糊数学理论来描述和分析这类模糊现象，最终，建立影响最晚施舵点因素的综合评判数学模型本文所建立的模型充分考虑了船舶领域的概念，将船舶领域的模型应用到避碰决策的全过程，有机的将船舶领域与判断最晚施舵点结合在一起，使之与航海实践结合的更加紧密。为检验文中所建模型的合理性，本文在模拟器中采用实例的形式对结论进行验证，表明该模型是合理、可靠的。

关键词：最晚施舵点模糊数学船舶领域综合评判

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船舶动态路径协同规划研究

船舶动态路径协同规划研究

作者：王健宇武汉理工大学

学位级别：硕士

随着国家“一带一路”倡议、“海洋强国”战略以及全球E-navigation战略的全面实施,航海正在向“操纵智能化、决策智慧化、驾驶无人化、航保广域化”转变,对船舶通航安全与船舶智能化提出了更高的要求。船舶路径规划属于船舶自主航行研... 详细信息

随着国家“一带一路”倡议、“海洋强国”战略以及全球E-navigation战略的全面实施,航海正在向“操纵智能化、决策智慧化、驾驶无人化、航保广域化”转变,对船舶通航安全与船舶智能化提出了更高的要求。船舶路径规划属于船舶自主航行研究领域的重要组成部分,为保障船舶航行安全、提高水域通航效率,进行多船协同控制,迎接无人货船时代的到来,最终实现船舶自主航行,本文开展了船舶动态路径协同规划研究。文章首先建立了通航环境模型、航路规划代价模型,在多约束条件下,运用智能算法,开展单船动态路径规划与多船动态路径协同规划研究。在此基础上设计了混合智能算法及多船路径协同规划决策模型,解决了多艘船舶动态路径协同规划问题,为无人船、艇自主航行及多船、多智能体协同控制提供了理论基础。文章以群桥水域、渔区等航行环境复杂的典型水域作为研究对象,分析、提取其通航特点,建立了通航环境数学模型。分析了船舶转向角、转向点间距离及转向点数量三种约束条件,建立路径长度代价计算模型和碍航物代价计算模型,采用加权法得到路径规划代价计算模型,将路径规划问题转化为求解多约束非线性函数最小值问题。运用模拟退火算法、遗传算法、粒子群算法进行单船动态路径规划,通过对规划结果的分析对比,设计了结合模拟退火算法与遗传算法优势的Memetic算法。为实现多船间的协同,引入船舶碰撞危险度的概念,将TCPA、DCPA、安全距离、来船方位、船速、船舶操纵性作为影响因素;提出一种以船舶速度、K、T指数、所操舵角来确定最晚施舵点的方法。结合海上避碰规则,分析船舶会遇态势,对船舶碰撞危险度相同的船进行优先级排序。最终建立多船路径协同规划决策模型,通过船舶碰撞危险度决定避让时机,通过会遇态势决定直航船与让路船,从而进一步确定避让方式,实现船舶路径的协同规划。按照路径规划的结果,运用船舶操纵模拟器,对交叉相遇和对遇两种局面进行仿真验证,分析决策过程、避让过程、路径规划过程,验证了算法的有效性、决策模型的适用性。

关键词：多船协同路径规划避碰决策最晚施舵点混合智能算法

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基于改进粒子群算法的船舶自动避碰决策研究

基于改进粒子群算法的船舶自动避碰决策研究

作者：张帅大连海事大学

学位级别：硕士

船舶碰撞事故不仅会造成重大的经济损失,还会导致海洋环境的污染,给人们的身体健康带来严重危害,而人为因素是导致船舶碰撞事故发生的首要因素,因此本文针对开阔水域中的船舶自动避碰决策进行研究。本文的主要研究成果如下所示:(1)详细... 详细信息

船舶碰撞事故不仅会造成重大的经济损失,还会导致海洋环境的污染,给人们的身体健康带来严重危害,而人为因素是导致船舶碰撞事故发生的首要因素,因此本文针对开阔水域中的船舶自动避碰决策进行研究。本文的主要研究成果如下所示:(1)详细概述了船舶避碰基本理论,结合《国际海上避碰规则》对船舶会遇态势进行划分。并对重点避让船舶的确定、船舶避碰参数的计算以及船舶碰撞危险度的计算作了详细说明。提出一种基于船舶航迹线计算最晚施舵点的方法,该方法综合考虑了船舶最小安全通过距离、操舵响应时间、两船速度、会遇态势、转向时间、进距、横距以及转向过程中船舶速度的下降,更加符合航海实际。(2)介绍了粒子群算法的基本原理以及改进策略。针对粒子群算法易陷入局部最优、早熟收敛以及后期迭代速度慢等问题,通过引入遗传算法中杂交的概念对其进行改进,并利用自适应权重法对粒子群算法中的惯性权重进行动态调节,提出了一种新型的基于全局最优点动态调节惯性权重的杂交粒子群算法。(3)构建了基于安全性、经济性、避碰规则以及避让时机的目标函数。由于目标函数之间的矛盾性,无法同时求得各目标函数的最优解,因此本文采用多目标优化方法中的线性加权法,赋予各目标函数一定的权重值,构建了船舶避碰决策总的目标函数F(x),进而利用改进后的粒子群算法对F(x)进行求解。(4)本文以Matlab2018a作为仿真平台,在开阔海域下,利用标准粒子群算法以及改进粒子群算法分别在对遇、交叉、追越三种经典会遇局面下对两船避碰问题做了算法对比仿真实验,最终得出改进粒子群的优化效果更好。最后,利用改进后的算法对三船会遇局面以及四船会遇局面进行仿真实验。根据仿真结果表明,基于全局最优点动态调节惯性权重的杂交粒子群算法能够有效的实现多船会遇态势下的船舶自动避碰。

关键词：船舶碰撞危险度最晚施舵点多目标优化改进粒子群算法

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基于船舶碰撞危险度的避碰决策研究

基于船舶碰撞危险度的避碰决策研究

作者：任鹏大连海事大学

学位级别：硕士

在全球一体化进程中,海洋运输做出了巨大的贡献,海上航行的船舶数量不断上升,船舶之间的会遇率随之增加,进而导致船舶发生碰撞事故的概率增大,随之而来的是人命、财产以及海洋环境的损失。实现船舶自动避碰,不但可以减少人为因素的影响... 详细信息

在全球一体化进程中,海洋运输做出了巨大的贡献,海上航行的船舶数量不断上升,船舶之间的会遇率随之增加,进而导致船舶发生碰撞事故的概率增大,随之而来的是人命、财产以及海洋环境的损失。实现船舶自动避碰,不但可以减少人为因素的影响,在某种程度上甚至可以避免碰撞事故的发生。避碰决策是船舶自动避碰的关键,本文以船舶碰撞危险度模型为基础,对船舶避碰决策进行了深入的研究,建立了基于船舶碰撞危险度的避碰决策模型。具体工作如下：(1)在已有的船舶转向避碰数学模型的基础上,考虑了本船的操纵特性,计算本船转向过程中的进距、横距以及目标船的位移,得到本船及目标船转向后的位置坐标,最后得到船舶转向后的DCPA值。(2)为DCPA和TCPA建立隶属度函数。分析船舶领域、最晚施舵点及动界相关文献,确定DCPA和TCPA隶属度函数的边界值。以船舶到达最晚施舵点处两船的最小会遇时间和两船距离为动界值时的最小会遇时间作为TCPA的边界值;以船舶到达最晚施舵点时,采取避碰行动后的最小会遇距离值以及由修正后的Goodwin船舶领域模型确定的安全会遇距离作为DCPA的边界值。(3)分析碰撞危险度模型相关文献,以TCPA和DCPA为基础变量建立船舶碰撞危险度模型。(4)建立船舶转向避碰决策数学模型。根据修正后的Goodwin的船舶领域模型确定安全会遇距离SDA;将SDA作为行动后的DCPA值,确定避碰行动时机与行动幅度之间的函数关系;根据碰撞危险度模型,确定本船的行动时机与行动幅度。(5)在MATLAB2010b仿真平台下建立基于船舶碰撞危险度的船舶转向避碰决策系统,分别针对对遇局面、追越局面和交叉相遇局面进行了仿真试验,仿真结果证明了该系统的可靠性与实用性。

关键词：船舶碰撞危险度船舶避碰决策最晚施舵点

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时间碰撞危险度及模型

大连海事大学学报 2001年第2期27卷 1-5页

作者：吴兆麟郑中义大连海事大学航海学院辽宁大连116026

为了揭示船舶碰撞危险度 ,提出了时间碰撞危险度与空间碰撞危险度概念 ,定义了时间碰撞危险度 ,在综合考虑各种对时间碰撞危险度影响因素前提下 ,根据刺激 -感应理论建立了时间碰撞危险度模型 ,给出了时间碰撞危险度的物理意义 .

关键词：船舶时间碰撞危险度最晚施舵点数学模型船舶避碰