本文關鍵詞：船舶避碰自動化關鍵技術研究

  更多相關文章： 船舶智能避碰決策自動化方法 避碰決策協(xié)調與通報自動化 機器規(guī)則 自動試操船 智能航海模擬器

【摘要】：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,并提高我國自主產權綜合船橋系統(tǒng)的研究水平和國產化程度。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、船舶預測復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。經過仿真測試,使用該方法單獨避讓孤立靜態(tài)礙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)重要條款相對應的16條機器規(guī)則(即兩船會遇與多船會遇態(tài)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,測試結果顯示智能避碰自動決策方法的可靠性以及準確性已經初步達到工程實際應用的程度。(5)開展船舶智能避碰自動決策技術實用化設計以及航海模擬器上的應用研究。為使智能避碰自動決策方法能投入工程應用,提出了船舶智能避碰輔助決策支持功能的設計方案,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計與實現(xiàn)。針對現(xiàn)有航海模擬器存在的不足,提出了構建智能航海模擬器的思路,實現(xiàn)智能目標船與本船的智能化功能設計。本文針對開闊水域船舶避碰自動化關鍵技術進行了深入的研究,為船舶避碰輔助決策系統(tǒng)的研發(fā)打下了良好的基礎,為實現(xiàn)船舶航行自動化邁出關鍵性的一步。
【關鍵詞】：船舶智能避碰決策自動化方法 避碰決策協(xié)調與通報自動化 機器規(guī)則 自動試操船 智能航海模擬器
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U665.26
【目錄】：

• 創(chuàng)新點摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 課題背景和目的13-15
• 1.2 課題國內外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 船舶航行自動化國內外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 船舶自動避碰國內外研究現(xiàn)狀16-22
• 1.3 課題研究的思路和論文結構22-25
• 第2章 船舶擬人智能避碰決策理論基礎25-37
• 2.1 船舶自動避碰的基本原理25-29
• 2.1.1 船舶自動避碰的基本過程分析25-26
• 2.1.2 問題的引入26-29
• 2.2 船舶擬人智能避碰決策算法的研究基礎29-31
• 2.2.1 船舶擬人智能避碰決策方法的提出29-30
• 2.2.2 PIDVCA數(shù)學模型30-31
• 2.2.3 PIDVCA方法31
• 2.3 PIDVCA理論框架31-35
• 2.3.1 PIDVCA過程自動化原理框架31-32
• 2.3.2 PIDVCA方法及其評價標準32-35
• 2.4 擬人智能避碰需要優(yōu)化和完善的問題35-36
• 2.5 小結36-37
• 第3章 開闊水域智能避碰決策自動化的優(yōu)化算法及完備性論證37-59
• 3.1 擬人智能避碰關鍵模型的完善及算法的完備性論證37-57
• 3.1.1 目標交會特征識別算法37-39
• 3.1.2 船舶碰撞危險度判定閾值量化模型及其優(yōu)化39-45
• 3.1.3 船舶安全會遇距離估算模型的優(yōu)化45-47
• 3.1.4 預測復航限制時間模型的完整性推證47-51
• 3.1.5 預測復航限制時間算法的完備性論證51-54
• 3.1.6 特殊TEC避讓方法及其避讓幅度計算模型的完善54-57
• 3.2 孤立靜態(tài)礙航物的船舶自動避讓57-58
• 3.2.1 孤立靜態(tài)礙航物方法57
• 3.2.2 仿真與測試57-58
• 3.3 小結58-59
• 第4章 船舶碰撞危險及危險度動態(tài)評判模型和協(xié)調避碰59-81
• 4.1 智能避碰決策自動化碰撞危險及危險度評判模型方法59-73
• 4.1.1 智能避碰決策自動化核心算法解析59-63
• 4.1.2 船舶碰撞危險度判斷模型63-66
• 4.1.3 船舶碰撞危險評判模型66-68
• 4.1.4 船舶碰撞危險評判算法實現(xiàn)68-73
• 4.2 兩船避碰決策協(xié)調與通報自動化73-80
• 4.2.1 問題的提出73-76
• 4.2.2 避碰決策協(xié)調與通報自動化76-79
• 4.2.3 仿真實驗79-80
• 4.3 小結80-81
• 第5章 基于智能避碰決策自動化方法的機器規(guī)則81-104
• 5.1 智能避碰決策自動化機器規(guī)則的提出81
• 5.2 兩船會遇智能避碰決策自動化方法的機器規(guī)則及其解析81-91
• 5.3 多船會遇智能避碰決策自動化方法的機器規(guī)則及其解析91-102
• 5.4 小結102-104
• 第6章 智能避碰決策自動化方法的仿真測試104-134
• 6.1 開闊水域船舶航行自動化算法設計與實現(xiàn)104-106
• 6.1.1 船舶航行自動化算法構成原理104-105
• 6.1.2 航跡智能控制算法105-106
• 6.1.3 船舶自動避碰算法106
• 6.2 船舶航行自動化仿真測試平臺的搭建106-108
• 6.3 航行自動化關鍵算法測試108-133
• 6.3.1 航向自動控制功能的仿真驗證109-112
• 6.3.2 航跡自動控制功能的仿真驗證與測試112
• 6.3.3 船舶自動避碰算法測試方法112-133
• 6.4 小結133-134
• 第7章 智能避碰決策自動化方法的工程應用134-147
• 7.1 船舶智能避碰輔助決策技術的工程化實現(xiàn)134-139
• 7.1.1 船舶智能避碰輔助決策功能設計135-139
• 7.2 智能航海模擬器應用139-146
• 7.2.1 總體框架設計139-140
• 7.2.2 本船的智能智能化技術140-141
• 7.2.3 智能目標船141-143
• 7.2.4 仿真與分析143-146
• 7.3 小結146-147
• 第8章 結論與展望147-150
• 8.1 結論147-148
• 8.2 展望148-150
• 參考文獻150-159
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文159-161
• 致謝161-163
• 作者簡介163

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 邱新涌;;談船舶避碰操縱中的早讓、寬讓[J];航海技術;2006年06期

2 劉宇宏;胡勤友;王勝正;杜選民;;一個基于多主體通信的船舶避碰協(xié)商模型(英文)[J];中國航海;2008年04期

3 郝清賦;吳唏;沈敏;;基于邏輯推演理論的船舶避碰決策[J];廣州航海高等�？茖W校學報;2008年01期

4 黃錦鵬;;船舶避碰研究方法綜述[J];南通航運職業(yè)技術學院學報;2009年02期

5 張冀平;;船舶避碰協(xié)調通訊探討[J];中國航海;1993年01期

6 楊鹽生;船舶避碰動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學模型的研究[J];大連海事大學學報;1995年01期

7 朱軍;對船舶避碰行動不協(xié)調現(xiàn)象的探討[J];大連海事大學學報;1996年03期

8 郭豐田,孟祥武;船舶避碰計算機輔助教學軟件的開發(fā)制作[J];航海教育研究;1999年03期

9 張曉兔,劉祖源,張樂文;船舶避碰系統(tǒng)的智能化研究綜述[J];船舶工程;2000年01期

10 李麗娜,蔣漪;船舶避碰智能化方法的計算機模擬及應用研究[J];集美大學學報(自然科學版);2000年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郝清賦;吳唏;沈敏;;基于邏輯推演理論的船舶避碰決策研究[A];1995-2009航海技術論文選集（第2集）[C];2010年

2 劉正江;吳兆麟;夏國忠;;船舶避碰中的人的因素的分類[A];船員綜合素質與安全論文集[C];2005年

3 郝清賦;吳唏;沈敏;;基于邏輯推演理論的船舶避碰決策研究[A];船舶避讓與安全操作[C];2007年

4 劉正江;吳兆麟;夏國忠;;船舶避碰過程中人的可靠性分析[A];1995-2009航海技術論文選集（第2集）[C];2010年

5 張冀平;田寶珠;;船舶避碰協(xié)調系統(tǒng)[A];中國航海學會通信導航學術年會（1992）論文集[C];1992年

6 王志利;;成山頭水域船舶避碰淺談[A];漁船、商船避碰學術研討會論文集[C];1998年

7 郝清賦;王敬全;吳f^;;船舶避碰網絡決策系統(tǒng)研究[A];中國航海學會2000年度學術交流會優(yōu)秀論文集[C];2000年

8 姚杰;;未來的船舶避碰自動化系統(tǒng)[A];2001航海技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢論文集[C];2001年

9 畢修穎;史國友;賈傳熒;張卓;王佐;;船舶轉向避讓行動與時機曲線圖的研究[A];2001航海技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢論文集[C];2001年

10 謝翠良;;船舶避碰行動的目的、時機及其適用的船舶——對《海規(guī)》第八條1款的理解[A];船舶航行與安全管理論文集——中國航海學會內河船舶駕駛專業(yè)委員會學術研討會文選[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 記者 侯軍亭;內河駕駛講究多[N];中國交通報;2000年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 陳國權;船舶避碰自動化關鍵技術研究[D];大連海事大學;2016年

2 劉正江;船舶避碰過程中的人的可靠性分析[D];大連海事大學;2004年

3 孫立成;船舶避碰決策數(shù)學模型的研究[D];大連海事大學;2000年

4 楊神化;基于Multi-agent的船舶避碰決策支持系統(tǒng)[D];上海海事大學;2008年

5 潘明陽;分布式虛擬港口的關鍵技術研究[D];大連海事大學;2004年

6 陳立家;海上多目標船智能避碰輔助決策研究[D];武漢理工大學;2011年

7 程細得;內河船舶操縱及避碰決策優(yōu)化研究[D];武漢理工大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張闖;大型雙槳雙舵船舶避碰優(yōu)化操縱及控制研究[D];大連海事大學;2015年

2 徐征;船舶避碰決策仿真平臺的研究與應用[D];大連海事大學;2015年

3 許蘭;基于最優(yōu)控制的船舶避碰研究[D];大連海事大學;2016年

4 程浩;海上交通安全中船舶避碰決策技術研究[D];大連海事大學;2009年

5 李印;海上光污染對夜航船舶避碰影響的研究[D];大連海事大學;2010年

6 李志鵬;船舶避碰計算機輔助教學與碰撞局面模擬系統(tǒng)的研究開發(fā)[D];上海海運學院;2003年

7 孫志強;多主體規(guī)劃在船舶避碰中的應用研究[D];上海海事大學;2007年

8 靳祥;基于自動識別系統(tǒng)的船舶避碰專家決策系統(tǒng)應用研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2008年

9 田野;計算機仿真在開闊水域船舶避碰路徑優(yōu)化中的應用[D];武漢理工大學;2009年

10 車軍;船舶避碰人為因素分析與評價[D];大連理工大學;2010年

，

本文編號：868112