智能船舶在解決節(jié)能減排和船舶安全性等方面具有重要意義。國際海事組織已將海上水面自主船（MASS）納入其工作計(jì)劃并積極推進(jìn)。復(fù)雜水域的船舶自動(dòng)避碰及路徑規(guī)劃是智能船舶或MASS研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前研究存在的問題包括:不考慮《國際海上避碰規(guī)則》（簡(jiǎn)稱《規(guī)則》）、假設(shè)他船保向保速或均按照《規(guī)則》而采取行動(dòng)、不適用于動(dòng)態(tài)他船和靜態(tài)障礙物共存的環(huán)境、不能應(yīng)對(duì)他船的不協(xié)調(diào)避碰、不能滿足實(shí)時(shí)性要求、不適用于長(zhǎng)航線自主航行、環(huán)境地圖精度不高或未采用電子海圖平臺(tái)等。鑒于此,論文做了以下重點(diǎn)工作:（1）提出一種受《規(guī)則》和船舶運(yùn)動(dòng)特性約束的,基于改進(jìn)勢(shì)場(chǎng)法的開闊水域多船實(shí)時(shí)自動(dòng)避碰決策算法。在融合了船舶領(lǐng)域和《規(guī)則》核心條款的碰撞危險(xiǎn)判據(jù)基礎(chǔ)之上,提出了船舶自動(dòng)避碰領(lǐng)域斥力勢(shì)場(chǎng)分區(qū)概念,并為各分區(qū)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的勢(shì)場(chǎng)函數(shù)及適用條件。在路徑規(guī)劃方面,構(gòu)建了適用于動(dòng)態(tài)目標(biāo)追蹤和靜態(tài)目標(biāo)引導(dǎo)的全局引力勢(shì)場(chǎng)。兩者結(jié)合從而確定了考慮《規(guī)則》避碰和路徑引導(dǎo)的斥力及引力計(jì)算模型。最后依據(jù)航海實(shí)踐、船舶運(yùn)動(dòng)特性、分區(qū)斥力和引力的合力,設(shè)計(jì)了可同時(shí)避碰動(dòng)態(tài)他船（包括其不協(xié)調(diào)避碰行動(dòng)）和孤立靜態(tài)障礙物的實(shí)時(shí)自動(dòng)避碰算法,并... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：220 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．?１整體研宂框架圖??Ｆｉｇ．?１．?１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｄｉａｇｒａｍ??１．５本文章節(jié)安排??

?２開闊水域避碰決策依據(jù)???的行動(dòng)。另外，超過５°則認(rèn)為是交叉相遇條款，一般也要求讓路船采取右轉(zhuǎn)措施。因此??應(yīng)將我船置于最不利的狀態(tài)，從積極的、及早的采取行動(dòng)以避免碰撞危險(xiǎn)的角度出發(fā)，??此界限�。�°是可以接受的�；诖耍P(guān)于三種局面劃分的舷角界限如圖２．?２所示。??艏向??／交叉相遇?Ｕ?交叉相遇、??。??２４７．５＾?Ｏｖｅｒｔａｋｉｎｇ?＾／１１２．５??＼＾追越?＾??圖２．２各種會(huì)遇局面示意圖??Ｆｉｇ．?２．?２?Ａｎ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅａｃｈ?ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ?ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ??圖２．３?ａ？ｄ則展示了三種會(huì)遇局面下更加具體的避碰策略，其中實(shí)線箭頭表示船舶??當(dāng)前航向，虛線箭頭表示該船采取避碰行動(dòng)時(shí)可能選取的轉(zhuǎn)向方向。??直航個(gè)?□讓路?ｕｉ－?讓路??ＳｔａｎｄＴｌ?／Ｈ?ＧｉＶ６＇Ｗａｙ?Ｓｔａｎｄ－ｏｎ?－歲６：，??２ｐｐｆｌ＾５?／?ｉ?＾?／?個(gè)?ｆ??＇、、丄４路?ｋ?＼｜?＾??■?Ｇｉｖｅ－ｗａｙ?■Ｇｉｖｅ－ｗａｙ?Ｈ?Ｇｉｖｅ－ｗａｙ?ＨＩ?Ｓｔａｎｄ－ｏｎ??Ｒｕｌｅ１３／１６／１７?Ｒｕｌｅ?１４?Ｒｕｌｅ?１５／１６／１７?Ｒｕｌｅ?１５／１６／１７??ａ．追越局面?ｂ．對(duì)遇局面?ｃ．交叉相遇局面Ａ?ｄ．交叉相遇局面Ｂ??ａ．?Ｏｖｅｒｔａｋｉｎｇ?ｂ．?ｈｅａｄ－ｏｎ?ｃ．?ｃｒｏｓｓｉｎｇ?Ａ?ｄ．?ｃｒｏｓｓｉｎｇ?Ｂ??Ｗ?２．３三種會(huì)遇局面的避碰策略??Ｆｉｇ．?２．?３?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＣＡ?ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ?ｉｎ?３?ｔｙｐｉｃａｌ?ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ?ｓｉｔｕａｔｉｏｎ

?２開闊水域避碰決策依據(jù)???于１１２°．５？２４７°．５方向的來船，領(lǐng)域半徑為０．４５ｎｍｉｌｅ；對(duì)于２４７°．５？３６０°方向的來船，??領(lǐng)域半徑為〇．７〇?ｎ?ｍｉｌｅ，這是一個(gè)非圓的船舶領(lǐng)域且邊界不規(guī)則，實(shí)際應(yīng)用起來較為困??難。之后Ｄａｖｉｓ?ｅｔ?ａｌ．將Ｇｏｏｄｗｉｎ領(lǐng)域模型平滑處理形成偏心的圓形船舶領(lǐng)域。該??領(lǐng)域以虛擬船（ｐｈａｎｔｏｍｓｈｉｐ）位置為圓心，真實(shí)船在以假想船艏向?yàn)榛鶞?zhǔn)、方位為１９９°的??位置［｜０１，如圖２．?４。領(lǐng)域半徑以及虛擬船與真實(shí)船之間的距離，由駕駛員的技術(shù)水平、??船舶大孝速度等操縱性能參數(shù)確定。??！廣?Ａ?＾?＼??Ｎ＾－?：彳虛擬船?Ａ?；??＼?（／??、、＇、、、－?乂’??圖２．４平滑后的船舶領(lǐng)域??Ｆｉｇ．?２．?４?Ｓｈｉｐ?ｄｏｍａｉｎ?ａｆｔｅｒ?ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ??一些研宄針對(duì)三種會(huì)遇局面采用不同的領(lǐng)域模型，Ｃｏｌｄｗｅｌｌ的領(lǐng)域模型可演化為橢??圓形［｜３４．１３５】，但追越局面采用以船位為中心的正橢圓形領(lǐng)域模型，而對(duì)遇和交叉相遇局??面的領(lǐng)域模型也是偏心的橢圓，真實(shí)船位偏離橢圓中心左（下）方，且各自采用不同的??參數(shù)。賀益熊等提出的領(lǐng)域模型在三種會(huì)遇局面下也各不相同，交叉相遇局面采用偏心??圓，對(duì)遇和追越局面則采用偏心橢圓１｜２４］。??不管是何種形狀的船舶領(lǐng)域，可能采用不同的安全標(biāo)準(zhǔn)：??①我船領(lǐng)域不被他船侵犯；??②他船領(lǐng)域不被我船侵犯？，??③兩船的領(lǐng)域均不被對(duì)方侵犯。??以Ｃｏｌｄｗｅｌｌ的偏心橢圓形領(lǐng)域模型為例進(jìn)行分析，前兩種標(biāo)準(zhǔn)存在的問題是，針對(duì)??同一會(huì)遇局面尤其是交叉相遇局面，兩船之間的最小通過距離會(huì)因


本文編號(hào)：3431633