基于社会情感优化算法的船舶转向避碰决策

针对多船会遇时转向避碰决策的难题,提出一种运用社会情感优化算法(Social Emotional Optimization Algorithm,SEOA)求取最佳转向避碰幅度的决策方法。基于国际海上避碰规则和良好船艺对转向行动的要求,分别对互见和不在互见两种情况,建立船舶转向避碰行动矩阵,根据目标船的相对方位和船舶类型确定转向避碰的行动向量,限定问题的求解空间。将船舶碰撞危险度和航程损失作为目标函数,在个体情绪值控制下迭代进化,求取全局范围内的最优转向避碰幅度。仿真结果表明,将社会情感优化算法用于船舶转向避碰决策是可行且有效的,能为船舶驾驶人员的决策提供支持。     

浅谈应用雷达避碰时船舶操纵应注意的问题

航行中使用雷达的目的是保证船舶船行安全，减少船舶碰撞事故，通过 对雷达在船舶避碰中应用特点及操纵原则的分析，着重探讨应用雷达避碰在船舶操纵中应注意的几个问题。     

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。     

“防船舶碰撞”经验谈——船舶安全避让的几点体会

能见度不良对船舶的安全航行影响很大,资料显示有60%以上的船舶碰撞事故是由于能见度不良引起的,而雷达是避碰,特别是雾中避碰不可或缺的工具。利用雷达我们可以获得碰撞危险的早期警报,使我们有更多的时间用于避让他船,避免碰撞,同时,我们利用VHF、AIS还可以对雷达上有危险的船舶进行确认和联系,协调避让,可以达到更好的避让效果。为了使船舶驾驶员能够有效地利用这些仪器进行避碰,本文介绍了能见度不良情况下利用这些仪器进行避碰的几种常用方法。供船舶驾驶员在能见度不良情况下操船避让时参考,以期能取得良好的避碰效果,确保海上航行的安全。     

船舶追越中避让行动的评价

两船之间在航行中产生追越是它们常见的会遇态势之一。在这种情况下发生的船舶碰撞在海事案例中占有一定的比例。当追越船从被追越船左舷追越的情况时，船舶避让行动有较大的不确定性。在探讨追越情况下船舶碰撞案例的原因、避让行动的结果和国际避碰规则的规定和几何避碰方法等的基础上，对这种态势的避让行动中所存在的问题加以分析，并提出一些解决的方法与建议。     

国际海上避碰规则下锚泊船避免碰撞义务的探讨

锚泊船舶与他船发生碰撞在海上船舶碰撞的案例中并不少见,海事局或者海事法院对碰撞责任进行认定时,一般都认为锚泊船舶没有碰撞责任或者承担很小比例的责任。本文分析了在《1972年国际海上避碰规则》(以下简称《避碰规则》)下,锚泊船舶与他船发生碰撞的几种类型,对如何理解《避碰规则》下锚泊船舶的避让义务提出一些看法,进行探讨。     

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。     

基于四元船舶领域和避碰规则的碰撞危险度模型

为解决使用船舶领域计算碰撞危险度时所选取的船舶领域类型繁多，且碰撞危险度模型中对于目标船船舶领域与海上避碰规则等因素考虑较少的问题，提出基于四元船舶领域和海上避碰规则改进的碰撞危险度模糊评价模型。在计算碰撞危险度时考虑本船是否侵入目标船船舶领域，且根据海上避碰规则当本船为直航船时，判断目标船与本船是否为紧迫局面并将其作为计算因素加入模型。使用MATLAB进行仿真，结果表明改进的模糊评价模型能计算出更符合海上实情且满足海上避碰规则的碰撞危险度，为后续避碰决策研究提供更为准确的数据。     

关于碰撞危险区的探讨

由于船舶的大型化、高速化,以及在港湾、狭水道水域通航密度逐年增加,船舶避碰问题成为当今航海技术的研究重点。雷达用于海上避碰已有约40年的历史,是最重要的航海仪器。可是,装有雷达的船舶相互碰撞的事故仍然时有发生,暴露出雷达装置本身的缺陷和局限性。近年来,各种类型的雷达避碰装置竞相问世,可以提供DCPA、TCPA、他船过去的航迹等数据,在一定程度上弥补了航海雷达的某些缺陷,但还存在不少使航海界非常关注的问题。本文就碰撞危险区(PAD)问题试作初步探讨,并提出一种新图形的设想。新图形的最大优点是能一目了然得出本船安全速度,而不需进行模拟试操作,更适应避碰规则以及在分道通航等条件下对减速的要求。同时也能直接得出改向避碰的度数。新图形显示出本船所有的安全航速与安全航向,供航海人员根据现场的实际情况和避碰规则的要求而组合选用。此外,新图形显示在显示器的盲区附近,可避免或减少对他船映象监视观察的影响。     

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.     

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。。     

浅谈应用雷达避碰时船舶操纵应注意的问题

航行中使用雷达的目的是保证船舶航行安全,减少船舶碰撞事故,通过对雷达在船舶避碰中应用特点及操纵原则的分析,着重探讨应用雷达避碰在船舶操纵中应注意的几个问题.     

船舶间协议避碰应注意的问题

<正>众多碰撞事故表明,发生碰撞的直接原因是两船或其中一船的行动不协调。保证两船避碰行动协调最直接的方法就是两船直接联络、交流,明确双方共同遵守的规则以及彼此要采取的行动。船舶间通过VHF和AIS等助航仪器进行     

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。     

航道中避碰规则的适用及碰撞责任的认定

由于航道通常较窄,通航密度大,船舶在航道中航行时会遇他船后,不可能完全按照《避碰规则》要求的"早、大、宽、清"采取避让行动。在航道中如何采取避让行动,尤其是在特殊情况下如何行动,《避碰规则》并未清楚列明,驾引人员只能根据现场情况以及自己对《避碰规则》的理解采取行动。现实中,经常发生因驾引人员对《避碰规则》理解不一致从而导致避碰行动不协调的碰撞事故。通过对《避碰规则》在航道中适用问题的分析,找出在航道中符合《避碰规则》的避让方法,以期减少事故的发生。在此基础上,对航道中的碰撞责任认定问题进行分析,为科学认定事故责任打下基础。     

基于拟态物理学优化算法的船舶变速避碰决策

为能在狭窄水域多船会遇情况下快速给出安全有效的避碰决策,提出一种基于拟态物理学优化算法(Artificial Physics Optimization, APO)的船舶变速避碰决策方法。该方法利用APO算法的快速寻优能力,根据《国际海上避碰规则》对变速行动幅度的要求,限定算法中可行解的空间,考虑变速冲程和冲时对会遇的影响,提高最近会遇距离值的计算精度,建立基于碰撞危险度和变速能量损失的目标函数,迭代进化获得全局范围内最优的速度值,即船舶的决策速度。狭窄水域多船会遇案例的仿真结果表明:决策速度下船舶能够安全有效地避让各目标船舶,该决策方法可行且有效,能够为船舶驾驶人员提供避碰决策支持。     

基于对策论的避免船舶不协调避碰行动模型

本文通过建立基于对策论的避免船舶不协调避碰行动模型，对两船会遇中船舶的避碰行动的时机问题和转向方向问题进行了探讨。     

析沿海船舶避碰行动中“VHF避碰协议”的法律效力

结合国内外相关法律法规将"VHF避碰协议"分为"协议避碰"和"协议背离"两种情形,具体分析其法律性质和效力,并根据得出的结论对一起船舶碰撞事故实例进行碰撞责任划分,旨在为"VHF避碰协议"效力这一法律空白的研究起到抛砖引玉的作用,进而为海上船舶碰撞事故责任划分提供更具法理的思路,并促进海船在避碰行动中更有效地运用COLREG 72。     

基于专家系统和搜索算法避碰系统的研究

介绍了一种运用了专家系统和动作空间搜索的避碰系统。运用模糊理论来推论碰撞危险度,通过A搜索算法设计避碰行为。船舶动作空间搜索算法源于运用了船舶航行规范的专家系统。通过ECDIS中的人机界面及数学仿真结果,证明了采用专家机制的避碰系统可以采取更合理的行动。