综合考虑速度和安全的船舶智能避碰研究

船舶在水面上航行时,可能会遇到其他船舶或是一些障碍物,若是仍然按照既定航线行进,则会对目标发生碰撞。为保证船舶的航行安全性,需要进行避碰。避碰是保护船舶安全航行的重要手段,想要有效避碰,就必须对相关的信息进行收集和分析,据此产生出合理可行的决策,船舶通过对该决策的执行,达到避碰的目的。船舶在应用智能避碰系统时,应当对航行速度和安全性进行综合考虑,如果速度过慢,会影响经济性,所以应采用合理算法,对避碰路径进行规划。     

船舶碰撞危险度的避碰决策模型

船舶碰撞危险度是影响船舶航行安全的重要参数,对船舶在航行中的避碰决策起着指导性的作用。船舶在会遇时,快速而且准确的计算出船舶碰撞危险度,是进行船舶间避碰决策的基础。然后,结合船舶碰撞危险度模型和避碰几何原理,建立船舶避碰决策模型,该模型能够为船舶驾驶员提供采取避碰行动的时机和转向幅度,以获得避碰行动的最优解。     

船舶避碰中灰色数据挖掘研究

随着海洋运输业的发展,航行在海上的船舶数量越来越多,船舶避碰系统成为保障船舶航行安全的必要设备之一。现有的船舶避碰算法有基于视频图像帧数据的、红外传感器设备采集数据的,也有利用知识发现及大数据挖掘技术对船舶航行轨迹及碰撞规律进行分析,对船舶航行进行辅助指导。本文研究船舶避碰中的灰色度数据挖掘技术,并根据实际的应用数据建立灰色度数学模型,最后对本文的船舶避碰算法进行仿真,与传统算法进行比较分析。     

海上风电场区船舶A~*避碰寻路算法

针对国内风电场距离航道较近、船舶在其附近航行时容易发生碰撞事故的问题,研究基于A~*改进算法的海上风电场水域船舶避碰寻路算法。基于改进的人工势场模型,按照船舶避碰要求建立风机威胁势场和他船威胁势场;将风电场区地图栅格化,计算各小方格处总的威胁值,构建威胁地图;以各栅格的威胁值作为船舶航行代价,利用A~*算法找出从当前点到目标点的移动航线;针对采用普通A~*算法生成的航线中拐点多、方向受限的问题,提取各拐点进行通视性检验并删除冗余点,最终得到符合船舶在风电场区航行要求的安全航线。仿真试验结果表明:采用该方法得到的规划航线能在与风机障碍物保持安全距离的同时,具有最短长度。     

船舶自动智能避碰数学模型及其计算机仿真研究

船舶避碰系统是保障船舶安全运行的重要保障之一,其通过船舶携带的各类电子辅助设备对航行中的状态数据进行采集,在避碰系统中进行综合处理,将分析结果传输至船舶操控室。同时,随着航海航线船只密度的增加,发生碰撞概率急速增加,需要建立更为全面的数学模型对船舶的避碰过程及策略进行研究。本文构建船舶避碰中整个过程数学模型,结合船舶自动识别系统给出了基于遗传算法的自动化智能避碰策略,最后对算法进行仿真。     

基于计算机的海上避碰模拟系统开发

海上船舶碰撞事故威胁着海上航运的安全,造成大量经济损失的同时还会危及船员的生命安全。为了提高海上航运经济性和安全性,研究船舶的海上避碰技术有重要意义。本文主要结合计算机技术和多雷达数据融合技术,研究了一种基于计算机的海上避碰模拟系统,利用该船舶避碰模拟系统,可以实现对海域内航行船舶的碰撞几率预测,并对航行线路进行合理的规划,从而提高船舶航行的安全性。     

海上多船行驶自动避碰系统设计

随着航运事业的发展,船舶数量不断增加。船舶的行驶环境复杂多变,易造成船舶航行偏移现象,在多船舶同时行驶的海域易出现船舶碰撞等问题,严重威胁着船舶航行的安全。为提高船舶航行安全,减少船舶碰撞事故的发生,对海上多船行驶自动避碰系统进行了创新和优化。利用PID控制方法对船舶行驶领域多目标航迹检测系统进行创新,以期达到更精准、快速的船舶避碰检测控制系统设计目标。通过该系统对船舶航迹航行状态进行检测控制,从而避免船舶在行驶过程中受外界环境影响出现的航迹偏离及信息延时导致的船舶碰撞等问题。为了保障船舶自动避碰系统的有效性,对船舶避碰检测和控制情况进行仿真实验。仿真结果表明:该系统可及时有效地对船舶会遇的可能性做出精准分析和有效判断,并及时控制船舶航迹及速度,以便科学合理的执行船舶避碰方案决策,从而有效避免船舶碰撞事故,保障船舶航行安全。     

电子海图在综合船桥系统避碰技术的应用研究

随着航运业的发展,船舶的航行速度及海上船舶密度越来越大,如何保障船舶航行安全成为航海领域重要的研究方向。避碰系统监测航行环境,对船舶可能的碰撞情况提前预测并对船员驾驶进行辅助指导,其系统的准确性直接关系着航行安全。本文对基于电子海图及AIS自动识别系统在避碰中的辅助决策模型进行研究,给出避碰策略。     

基于粒子群-遗传优化算法的船舶避碰决策

为能在开阔水域中提升船舶驾驶员在多船会遇场景下的避碰决策能力,按照国际海上避碰规则(Convention on the International Regulations for Prerenting Collisions at Sea,COLREGs)的要求,综合考虑船舶航行的安全性与经济性,提出一种基于粒子群-遗传(Partide Swam Optimization-Genetic Algorithm,PSO-GA)的混合优化避碰决策算法。基于最近会遇距离(Distance of Close Point of Approaching,dCPA)和最近会遇时间(Time to Close Point of Approaching,tCPA)确定船舶碰撞危险度(Collision Risk Index,ICR)的计算方法,基于转向幅度与航行时间建立避碰决策目标函数。基于PSO-GA算法具有提高收敛精度和加速全局寻优的特点,当ICR≥0.5时,启动PSO-GA算法,获得让路船舶在全局范围内的最佳转向幅度和在新航向上的航行时间。仿真结果表明:与单独使用PSO或GA算法相比,PSO-GA算法能够以较少的迭代次数找到安全经济避碰航线。提出的避碰决策算法能够为船舶驾驶人员在避碰决策中提供参考,有助于提升船舶航行的安全性和降低船舶碰撞事故发生的风险。     

固定航线船舶远距离避撞数学模型设计

当前国际远洋航行中,固定航线船舶碰撞事故在海上险情中仍占有较大比例,并且这类事故多为人为操作引起。为降低海上船舶的碰撞事故率,需要采集本船与干扰船之间相对方位数据信息,将潜在的碰撞危险因素量化处理;基于最优控制法构建船舶间的远距离避碰数学模型,并依据模型的六自由度确立性能指标和各类约束条件;引入遗传算法计算选取本船安全避让的最优路径。仿真数据表明,提出的固定航线船舶避撞模型对于船舶避让的控制精度高、距离短,运算收敛性能好、躲避成本较低。     

改进蚁群算法的舰船避碰辅助决策系统可靠性研究

传统舰船避碰辅助决策系统所采用的蚁群算法在对船舶路径碰撞信息素计算过程中,存在收敛速度慢、碰撞信息素浓度低的问题,导致输出结果的可靠性较低,因此提出改进蚁群算法的舰船避碰辅助决策系统可靠性设计方法。通过对船舶避碰路径模型的构建与分析,结合传统蚁群算法在避碰决策计算上的缺失数据,对蚁群算法进行改进,并将改进的蚁群算法引入到避碰辅助决策系统进行仿真计算,通过对决策数据的分析得到舰船避碰辅助决策可靠性数据。通过设计仿真实验对得到的可靠性数据进行验证,证明了本文方法所得数据的可靠性。     

船舶智能决策关键技术实现方案研究

为研究船舶智能航行关键技术智能决策实现过程方案,对智能决策的实现过程进行分析,并对智能决策过程中的关键问题确定航线智能规划目标、建立航线规划模型、确定避碰决策目标、碰撞危险度等进行了分析,提出智能决策实现过程方案。     

免疫粒子群算法在夜航船舶避碰规划中的应用

受夜晚环境的影响,传统的船舶在航行过程中存在碰撞事故多发的问题,为此应用免疫粒子群算法对夜航船舶避碰规划方法进行优化设计。首先利用航行船舶上的AIS设备确定夜航船舶运动参数,并结合障碍船的位置划分夜航船舶会遇态势。设置夜航船舶安全会遇距离并计算夜航船舶碰撞危险概率。应用免疫粒子群算法更新船舶速度和位置,当两船之间的碰撞危险度达到危险区间,确定避碰时机以及幅度,进行夜航船舶避碰规划。实验结果表明,应用免疫粒子群算法,能够有效地降低碰撞事故发生率。     

一起典型离港船舶碰撞事故案例分析

正0引言本文分析集装箱船W轮在驶离日本博多(Hakata)港时,与1艘近岸航行T轮的碰撞事故发生的过程及原因,对船舶离港定速时机、海图作业、驾驶员航行职责、近岸航行定位方式的选用、近岸航行保持船位于计划航线上的考虑及碰撞危险的判断等方面进行剖析,旨在:总结经验汲取教训,提醒船舶驾驶人员在离港航行时加强戒备和防范;在履行航行职责时保持高度警惕,提高责任意识;在遵守《1972年国际海上避碰规则》(以下简称《避碰规则》)的原则上运用良好     

现代船舶避碰系统研究进展

船舶避碰系统可在船舶存在碰撞风险时给出避碰决策,是确保船舶安全航行的重要系统,其发展程度在一定程度上体现了现代船舶技术的发展程度.通过对现代船舶避碰系统的发展状况及其相关子系统的研究进展情况进行剖析,阐述了现代船舶避碰系统存在的主要问题,指出了智能化、规范化和集成化避碰系统需重点发展的方向.     

基于避碰规则融合航仪实例设计避碰数据库

海上船舶发生碰撞事故会造成大量的财产和生命的损失,为了减少这类事故的发生,利用数据库将碰撞规则结合航海实例推算出合理的避碰方案。通过分析国际海上避碰规则和利用船舶航行记录仪具有回放数据的特点,把船舶海上航行知识分为规则类知识与实例知识。为了便于检索避碰数据库,设计避碰规则数据库、实例数据库和信号数据库并推算出船舶避让时应该采取的行动,同时增加专家数据库来核对该推算是否需要修正。该设计方法对年轻船员处于航行紧急状态下,能够快速地查询到最利于本船的避碰方案,对减少船舶避碰事故的发生有着重大现实意义。     

规则约束下基于深度强化学习的船舶避碰方法

为减少因人为操作不当导致的船舶避碰事故,提高船舶航行的安全性,提出一种基于深度Q网络(Deep Q Network, DQN)强化学习方法的船舶智能避碰算法。依据船舶间实时获取的航行状态信息,从全局角度构建智能避碰算法深度强化学习状态集;在对《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)进行充分理解的基础上合理量化部分COLREGs,综合考虑航向跟随、船舶碰撞和规则符合等因素,设计船舶智能避碰DQN算法奖励函数,保证避碰决策安全有效且满足避碰规则的要求。分别针对两船和多船会遇场景进行仿真试验,结果表明:该方法可使船舶在COLREGs的要求下有效避让来船,为船舶智能避碰技术的研究提供参考。     

内河船舶避碰决策智能优化研究

针对内河船舶航行及内河航道的诸多特点,分析影响内河船舶碰撞危险的各种因素,建立内河船舶碰撞危险度的评判模型;重点对内河船舶避碰决策及优化展开研究,系统化描述保证船舶安全、经济航行的多种条件,提出相应的避碰决策模型,并在此基础上拟应用优化理论展开探讨。     

船舶安全“十二防”

1、防碰撞 船长要不间断地开展对驾驶员的避碰知识培训。通过对国际避碰规则和事故案例的学习，加强驾驶人员安全意识和执行规则的自觉性。各船船长还要结合实际，指导驾驶员熟练掌握船舶操纵特性，提高在通航密集水域的航行和操纵技能，改正不良操作习惯，真正做到“早、大、宽，清”，保证船舶航行安全，避免船舶碰撞事故。     

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

传航行轨迹精准控制算法在多船并行情况下,由于计算中没有区分航线航向,造成航行精准度较低,为此提出多船并行航行轨迹精准控制算法。构建船舶轨迹精准控制模型,根据船舶航行目的生成船舶运行轨迹,以实际航行轨迹为基础计算船舶定位航线,分别计算船舶直线航行控制轨迹以及曲线航行控制轨迹,完成多船并行航行轨迹精准控制算法设计。设计仿真实验,通过模拟使用环境,将提出算法与传统算法进行比较,实验结果表明提出方法计算的航行精准度更高,证明研究方法具备有效性。