多船会遇避碰决策研究——Ⅰ多船会遇局面定义、划分及属于各类判断

此文给出了多船会遇定义,建立了多船会遇避碰操纵图,在研究了“驶过让清”及在避碰过程中是否可采取其它转向行动的定量判断方法前提下,给出了属于各类的定量判断方面,可为船舶智能或自动避碰系统研究提供参考。     

多船会遇自主避碰算法

船舶碰撞事故不仅带来人员和财产的巨大损失，还造成了环境污染、资源浪费等严重后果。因此，船舶自主避碰技术已成为当前船舶与航运领域研究的热点问题。提出了一种满足COLREGs避碰规则的多船会遇自主避碰算法，以经典速度障碍法为基础设计自适应采样避碰轨迹生成算法，并应用运动基元理论对避碰轨迹进行调整，使轨迹满足船舶操纵性约束条件。针对案例三体船模型，完成了多船会遇场景下的船模自主避碰航行试验，验证了所提算法的有效性和实用性，对船舶自主避碰系统的研发具有重要借鉴意义。。     

多船自动避碰决策

文章综述了国内外多船避碰决策研究的现状，分析了现有的多船避碰决策系统的不足，提出今后多船避碰决策的研究方向。     

多船避碰决策分析与探讨

分析多船避碰决策研究现状,总结所存在的主要问题,并据此提出解决多船避碰决策问题的设想,即基于目标船不确定行动分析的多船避碰决策方法.     

多船避碰决策理论与模型分析

考虑到多船避碰的影响因素众多,除考虑周围船舶的态势外,还需考虑风流等自然因素的影响,以及避碰规则的种种制约,为此,分析多船的会遇局面以及避碰的机理,充分考虑影响避碰的各个因素,运用静态非完全信息的博弈论建立多船避碰决策的数学模型.     

交叉相遇局面中两船的避碰

根据国际海上操纵与避碰规则与航海实践经验,介绍交叉相遇局面中两船的责任划分,并对两船的避碰时机以及船舶操纵加以说明。     

海上多目标船物联网智能避碰辅助决策研究

船舶在海上航行的过程中,多船相遇会有不同的情况。本文将基于模拟退火的粒子群优化算法应用于海上多目标船舶智能避碰辅助决策中,建立船舶转向避碰幅度目标函数模型。最后利用仿真实验说明本文算法提高了全局的收敛速度、稳定性和通用性。     

单船避碰智能决策的生成与优化方法

两船会遇是海上最常见的船舶交会态势，其避碰知识库是船舶自动避碰方法研究中动态避碰知识库的一个重要组成部分，本文首先简述船舶智能避碰的策略，再讨论两船会遇态势的划分原则及其分类，然后着重讨论宽水域单船智能避碰决策的产生与优化方法。     

AIS数据对两船会遇中自动避碰决策的影响初探

通过分析AIS技术所提供的他船数据的性能和作用，提出了解决长期困扰自动避碰决策技术发展的两个问题（即他船信息来源的可靠性问题和船舶间航行、避碰意图互相通报的问题）的办法。还提出了将AIS作为自动避碰决策系统的他船数据信息来源的设想，并分析了这种设想的可行性。介绍了在AIS数据的支持下，上述困扰自动避碰决策技术研究多年的两个问题得到解决的情况；分析了AIS数据中的新信息，例如他船状态信息（操限船、失控船、限于吃水船等）和他船避碰意图发现的新方法（实时监控他船动向）等AIS优于ARPA的数据功能对于自动避碰决策的作用，并研究了其应用方法。     

基于层次分析法的多船避碰模型

根据多船会遇避碰决策的特点，提出了基于层次分析方法的多船避碰模型。仿真试验表明：该模型能够在一定程度上较好地模拟人类的思维过程，并有效地解决了多种避让方案的优选问题。     

基于CSSOA的多船智能避碰决策研究

[目的]智能避碰决策作为船舶安全航行的关键技术之一,对智能船舶的发展具有重要意义。针对多船会遇下的智能避碰决策问题,提出一种基于高斯变异和Tent混沌的改进麻雀搜索优化算法（CSSOA）。[方法]算法采用Tent混沌映射初始化麻雀原始种群,提高其多样性,并对适应能力差和搜索停滞的麻雀个体进行混沌映射,利用高斯变异提升局部搜索能力和鲁棒性,改进方案优化启发式算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题。综合考虑船舶间船速比、最小会遇距离、相对距离、最小会遇时间、相对方位等因素,利用模糊隶属度函数建立船舶碰撞风险模型,并通过多船典型会遇场景进行实例验证。[结果]实验结果显示,改进算法的平均迭代次数较粒子群算法和原麻雀算法分别减少了77.97%和53.57%。[结论]改进后的麻雀优化算法能以更优的收敛速度寻到安全经济的避碰路径,为船舶驾驶员提供避碰决策参考。     

避碰规则适用的时机

国际海上避碰规则何时开始适用于会遇的两船，不讼对于海上避碰还是对于海上避碰中碰撞责任的划分都是非常重要的。该文对一个多世纪以来英美两国相关的海事判例和学术观点进行了回顾，在此基础上结合典型案例对经进行了分析，并论述了与规则适用问题相关的几种特殊情况。     

船舶避碰协调通讯探讨

船舶碰撞的主要原因之一是避碰双方行动不协调。本文从通讯角度讨论船舶避碰协调问题,首先分析现有避碰通讯手段存在的不足之处,探讨避碰通讯的内容与要求,进而提出船舶避碰协调通讯系统的构想。目的是在避碰范围内建立船舶间的快速自动通讯,各船适时通报本船的位置、航向、速度等信息,需要避碰时预先将避碰方案通知对方,在一致认可的条件下执行避碰方案。从而根据改变各自行动产生的不协调问题,减少碰撞事故。     

基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法

[目的]为实现沿海无人驾驶船舶自主航行,充分考虑无人驾驶船舶智能避碰决策的合理性和实时性后,提出并建立一种基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法。[方法]首先,以本体论为基础,设计无人驾驶船舶航行态势本体概念模型,并结合《国际海上避碰规则》及良好的船艺将船舶航行态势量化划分为12种会遇场景;然后,从驾驶实践的角度改进影响碰撞危险度因子的模糊隶属度函数,提出一种多元碰撞危险度评估模型,实现船舶碰撞危险度的精确计算;最后,以船舶避碰总路径最短为目标函数,提出一种基于驾驶员视角(BOP)的智能避碰决策模型,在船舶操纵性、舵角限幅等约束下求解最优避碰策略,并在典型的会遇场景下进行仿真实验。[结果]结果表明,该方法可以准确判断驾驶航行态势,给出合理的转向策略,实现典型会遇场景下的有效避碰。[结论]所做研究可为实现船舶自主航行提供理论基础和方法参考。     

《避碰规则》中“地效船”条款探讨

通过对《避碰规则》中“地效船”相关条款的研究和探讨,提出和明确“地效船”与其他船舶相遇时的避让责任,并对《避碰规则》提出修改建议。     

基于克隆选择优化的多船转向避碰决策

基于船舶碰撞危险度计算模型,在多船会遇态势下,利用克隆选择优化算法,本文提出一种最优转向避碰幅度计算方法。确定了最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)、两船距离、相对方位、船速比5个主要因素的隶属度函数,并考虑航行区域状况、能见度情况和船舶的操纵性能等对船舶碰撞危险度的隶属度函数修正。基于船舶碰撞危险度和航程损失的多目标函数优化,通过分克隆选择优化算法,在《国际海上避碰规则》约束的可行域空间内,获取全局范围内的最优解。仿真结果表明克隆选择优化算法对于处理多船会遇态势下的让路船转向避碰决策的有效性。     

拖网渔船避碰行为的不确定性分析

通过对交叉相遇局面中单拖网渔船避碰行为的实际调查，应用信息熵理论，建立了避碰行为的不确定性模型。借助对交叉相遇局面中的让路船在不同距离、不同DCPA时采取避碰行动的不确定性分析，为相应局面中的船舶避碰决策提供参考。     

基于航迹推演的船舶动态智能避碰方法

针对受限水域船舶动态智能避碰问题,将航迹预测与改进速度障碍相结合,提出一种船舶动态智能避碰方法。建立两船相对运动模型并实时计算船舶避碰运动参数,基于三自由度船舶操纵运动数学(MMG)模型和Kalman滤波算法分别预测本船(OS)和目标船(TS)下一时刻运动状态;然后结合《国际海上避碰规则》(简称《规则》)、良好船艺、航迹预测模型、速度障碍算法和航向控制系统等分析设计船舶动态智能避碰决策模型;通过仿真试验验证动态智能避碰决策模型的可行性和有效性。结果表明：该算法可满足受限水域两船和多船复杂会遇局面下船舶智能避碰,实现动态避碰条件下的船舶安全航行。     

船舶间的协议避碰

当船舶双方存在特殊的碰撞危险时,往往通过达成临时的避碰协议,确保船舶安全避让。由于协议避碰大量存在,建议认真探讨避碰协议的法律性质、取证方法和注意事项,尽快明确避碰协议的法律地位。     

基于协商的船舶避碰仿真系统的设计及分析

介绍了以互利和全局较优为目标,从一个更为人性化和实用化的角度来解决船舶避碰问题的基于协商的船舶避碰理论,给出了为实验验证该理论而实现的仿真系统的设计,并通过模拟数据对该理论进行可行性验证和分析.验证结果分析表明:协商避碰基本是可行的,即两船在不同的会遇态势下通过协商可以得到安全并且比让路船单独避让的方案更经济的整体避碰方案,协商数学模型的一些关键参数的取值对协商过程及结果的影响符合理论预期.