基于模型预测控制的船舶自主避碰方法

针对海上多船会遇情况下的船舶自主避碰问题,提出一种基于船舶运动数学模型的开阔水域船舶自主避碰方法.该方法利用模型预测控制(MPC)算法,在考虑船舶操纵性和避碰规则的条件下,采用模糊数学理论分析船舶航行过程中的碰撞危险度,进而构建避碰算法的评价函数,实现船舶自主避碰.仿真结果表明,该算法能解决开阔水域多船会遇情况下的船舶自主避碰问题,验证了算法的有效性.     

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。     

舰船避碰系统研究综述

船舶避碰一直是一个颇受关注和亟需解决的问题.船舶避碰领域的研究始于20世纪50、60年代.船舶避碰系统是一个由人、船舶、环境组成的涉及到船舶操纵性能、助航仪器、交通环境、有关国际规则规定,以及会遇双方船舶驾驶员心理、生理和行为特性等个人因素影响的复杂系统.本文概述了船舶避碰系统的组成及研究现状,重点讨论了舰船避碰智能专家系统的设计和目前面临的难点,最后介绍了几种典型舰船避碰系统,并展望了舰船避碰系统的未来发展趋势.     

内河船舶避碰决策研究现状及趋势分析

本文将船舶避碰研究分为船舶领域、船舶碰撞危险度和船舶避碰决策优化方法三个部分进行综述,通过与船舶避碰整体研究的对比,分析内河船舶避碰研究的现状,得出内河船舶避碰的研究趋势,并得到内河船舶避碰会从二维避碰向三维避碰研究转变、完善船舶领域和碰撞危险度模型及引入先进理论算法等研究趋势。     

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。     

船舶自动避碰仿真平台的构建与测试方法研究

船舶避碰智能决策的自动生成是实现船舶自动避碰的关键技术之一,如何利用船舶操纵模拟器技术来检验现阶段的研究成果是值得研究的课题。根据船舶避碰智能化方法的研究现状,简述船舶避碰智能自动化方法的基本思想;着重论述基于船舶操纵模拟器技术的“航行安全及自动避碰(NSACA)仿真测试平台”的构建及其实现船舶自动避碰仿真试验的方法;并列举一个典型的仿真试验示例加以分析。试验结果表明:该平台已实现了宽水域船舶避碰决策自动生成与避碰过程自动监控的测试,不失为一种行之有效的测试方法;与实船试验相比,这种测试方法具有灵活高效、安全性和经济性等优点。     

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。     

船舶避碰与思维科学

文章从船舶操纵既是技术问题,又是思想问题;错误的思想意识是由于缺少科学的思维方法;国际海上避碰规则本身就是航海人员在海上实践中的思维结晶等论点,说明船舶避碰与思维科学的关系.然后,又试探用思维科学的观点分析解决船舶避碰中的一些实际问题.如切断“碰撞系列链”、运用“概念”理论正确理解避碰规则、航行中的连续观察和思维必须反映存在等.最后,提出用思维科学方法解决船舶避碰问题的途径的建议.     

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.     

船舶避碰路径规划研究综述

对船舶避碰模型和路径规划方法进行分类综述和评价,将评价碰撞危险的船舶避碰模型分为碰撞危险度模型和船舶领域模型,将现有的船舶避碰路径规划方法分为确定性方法和智能优化方法,并分别对其研究成果进行总结,分析船舶避碰路径规划发展趋势.     

危险模式免疫控制算法优化船舶避碰策略

危险模式免疫算法是仿照生物免疫系统和基因学的一种优化搜索方法,适用于复杂问题的求解.介绍危险模式免疫算法的原理.并将该算法应用于优化船舶避碰策略.结合船舶碰撞危险度及船舶运动数学模型等相关领域知识,实现了船舶避碰策略的优化.通过仿真验证了算法的有效性,从而为船舶避碰决策提供了新的方法和思路.     

能见度不良时避免不协调行动的措施

文章在对能见度不良时船舶碰撞案例和船舶驾驶人员的避碰行为调查数据的分析基础上,提出了能见度不良时避碰行为和船舶碰撞之间的关系.通过分析能见度不良时避碰行为的不确定性和不协调性,对船舶避让对策提出了一些建议和注意事项.     

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。     

基于CBR的船舶避碰决策系统研究

此文主要讨论了基于案例推理技术在船舶避碰决策系统中的应用问题,对避碰案例的表示、案例的检索和案例的修正等关键技术问题作了研究,并提出基于案例推理的船舶避碰决策系统开发的思路和方法.     

船舶避碰中不可忽视的细节问题

船舶避碰一直是船舶航行安全领域的热点和难点问题,本文结合作者在船舶避碰实践工作中的体会,对船舶避碰中的几个细节问题进行分析、探讨,旨在提示船舶驾驶员做好船舶避碰工作,进一步提高船舶航行的安全性。     

三峡工程蓄水后河道型库区船舶避碰探析

三峡工程蓄水后，导致新川江河道型库区的船舶避碰环境因素发生了巨大变化，包括航道、水流、船舶种类与大小、通航密度等因素的变化。此文分析了库区船舶避碰环境因素的变化对船舶避碰产生的影响。提出了库区船舶避碰的应对方法。     

内河三叉河口水域船舶避碰路径优化研究

为避免人为失误引起内河三叉河口水域船舶碰撞事故,提出一种新的避碰空间模型--船舶动态避碰空间模型,用于内河三叉河口水域船舶避碰决策,运用遗传达退火算法对内河三叉河口水域船舶避碰路径进行优化,仿真结果表明,所提出的模型及算法可行.     

三维显示在船舶避碰智能决策中的应用研究

船舶避碰智能决策技术作为解决航海安全的有效方法,受到越来越多的关注。本文对船舶避碰智能决策系统进行研究,首先介绍智能避碰模型,然后给出避碰时机选择方法和分布式避碰决策方法,最后为船舶避碰智能决策系统增加了三维显示功能,着重介绍三维显示在避碰系统中的应用。     

船舶拟人智能避碰决策理论框架的研究

基于十多年来在船舶智能避碰的研究基础,论述了船舶拟人智能避碰决策(Personifying Intelligent Deci-sion-making for Vessel Collision Avoidance PIDVCA)的内涵,提出了PIDVCA的研究目标;根据船舶避碰的基本过程,提出了PIDVCA理论的基本思想和总体构架,重点论述了PIDVCA的自动化原理及其实现方法,最后概括了PIDVCA理论的特点.     

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。。