马尼拉修正案下《船舶操纵与避碰》教学改革研究

文章针对当前《船舶操纵与避碰》课程教学不适应STCW公约马尼拉修正案新要求等问题,对该课程的教学计划制订等几个方面进行了深入探讨,幵提出《船舶操纵与避碰》课程教学改革模式。     

“AIS助碰”事故预防措施探析

正一、背景随着科技的进步,越来越多的助航仪器被应用到航海上,比如VHF、全球卫星导航系统(GNSS)、雷达,以及目前已经普遍安装的船载AIS设备。这些助航设备的应用使得船舶驾驶人员在值班中的定位与避碰工作变得相对轻松——有更多更可靠的手段来获取船舶信息并做出避碰决策。然而,更多的助航设备的应用也在改变着船舶驾驶员的值班习惯,因助航设备使用不当导致的船舶碰撞事故时有发生,历史上曾发生过多起"VHF助碰""雷达助碰"的事故,近年来"AIS助碰"事故也     

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。     

船舶避碰对策优化原则

船舶避碰始终是航行安全研究领域的热点问题和难意问题.它涉及船舶条件、船员条件及通航环境等诸多因素的影响.船舶避碰技术已由"经典避碰"(几何避碰和雷达避碰)发展到‘智能避碰"(目前日本等国正在率先研制开发)--计算机集成驾驶系统的自动避碰.但无论何种避碰,都基于对避碰信息的有效采集和正确处理.     

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。     

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。     

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。     

试论高速船的安全航行

分析高速船独特的船舶操纵特性对航行安全的影响,并提出高速船在值班、瞭望、安全航速以及雷达避碰中应注意的问题,并就《1972年国际海上避碰规则》中关于高速船的相关条款提出修改、补充意见。     

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。     

自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。。     

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。     

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。     

雾航中如何运用雷达避碰

在雾航中,运用雷达避碰是"1972年国际海上避碰规则"和"内河避碰规则(1991年)"对船舶提出的强制性要求.倘若不能很好地利用雷达避碰,是一种违规行为;倘若根本不用雷达进行避碰,将是一种严重的失职行为!     

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。     

基于前景理论的船舶避碰决策优化方法

针对船舶避碰决策行为差异,提出一种运用前景理论求取最佳船舶避碰决策方案的优化方法。在分析避碰行为个体差异的基础上,运用前景理论和多指标灰关联决策相结合的方法,构建考虑驾驶员风险态度的船舶避碰方案选择决策优化模型,以船舶碰撞危险度、航程损失和轨迹平稳性作为决策指标,研究在同一会遇场景下驾驶员不同风险态度的最优避碰方案并进行对比分析。研究结果表明:该模型可优化船舶驾驶员在不同风险偏好下的最优避碰方案选择,将前景理论运用到船舶避碰决策优化中是可行且有效的,能为船舶避碰决策和决策拟人化提供支持。