船舶避碰图和ARPA的碰撞危险区设计

本文根据英国皇家航空研究所卡尔瓦特避碰法则和《国际避碰规则》(以下简称规则)的原则,结合国内、外碰撞案例所提供的经验,建立全方位数模,编程用计算机求得全部避让信息,并设计船舶避碰图和ARPA的碰撞危险区图形。避碰图给出了具体执行《规则》的全方位避让航向或航速,方便驾驶人员用心算法快速决策避让行动。ARPA的碰撞危险区图形可提高ARPA的性能,充分给出单船和多船的全部避让信息,驾驶人员可择优选用最佳避让方案,该图形亦为研制混合型ARPA(矢量型加CAD型)提出了新的设想。     

什么是ARPA?

ARPA的全称为AUTOMATIC RADAR PLOTTING AIDS,即自动雷达标绘仪。有些资料上也有称其为CAS的,即COLLATION AVOID ANCE SYSTEM的简称,意为避碰系统。我国有些人习惯上就将它叫做避碰雷达,其实都是一个意思。而国际海协(IMCO)于1979年第十一次大会通过的决议上,明确定义该装置为ARPA,并通过了ARPA的性能标准。 ARPA能随时对驾驶员所关注的20个或20个     

速比圆预报危险区模型及其在ARPA系统中的应用

本文在雷达避碰速比测定法研究的基础上提出了速比圆预报危险区的数学模型,这个模型可用于自动雷达标绘(ARPA)系统。文中分别简述和分析了速比圆(可能碰撞圆)预报危险区的构造原理及数学模型。在TRS-80微型计算机上的计算结果表明,速比圆预报危险区模型比现有的ARPA系统中的预报危险区模型能提供更多的避碰信息。     

船舶ARPA设备应用效能研究

ARPA是用于船舶避碰的主要设备,对减少船舶碰撞发挥了重要作用。由于工作原理和设备性能等方面的原因,ARPA在功能上存在一定局限性,因此需要采取措施,为船舶导航和避碰系统提供更精确可靠的数据,确保船舶航行安全。     

ARPA自动避碰信息处理系统

分析探讨了以ARPA作为目标信息源的自动避碰信息处理系统，该系统可根据ARPA所提供的目标信息，自动、实时地确定当时目标环境下船舶应采取的最佳避碰方案，并可将其用荧光屏、找印机和驾驶员操作负担、推进船舶驾驶自动化的进程等方面，将起到很大作用。     

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。     

基于ARPA算法的航海应用研究

研究如何拓展ARPA在航海领域的应用,设计一种操作简单且直观的为操纵者提供船舶当前态势,并能实时为操纵者提供避碰决策的雷达避碰算法,对船舶操纵者保证航行安全,有重要的意义。介绍了罗盘坐标系与笛卡尔坐标系转换的算法,设计了基于避碰解析几何的态势标绘算法和避碰标绘算法。     

雷达相对运动线在船舶避碰中的应用

阐述雷达在船舶避碰中的重要作用,以及如何运用雷达相对运动线进行海上避碰,同时考虑其特例情况和使用雷达避碰的注意事项。     

船舶的新装备——避碰雷达

避碰雷达的全称为:自动雷达标绘仪,它译自英文 Automatic Radar Plotting Aid,简称 ARPA,在我国习惯称之为“避碰雷达”。避碰雷达是六十年代末期开始出现的以电子计算机为基础的自动标绘雷达,它是电子计算机技术在航海上的推广和应用,给航海特别是船舶间避碰带来极大的方便,越来越为人们所重视。国际海事组织规定:     

关于ARPA使用的几个问题

ARPA在现代船舶避碰中得到了越来越普遍的应用。有些显示屏在340mm以下的光栅扫描雷达，也具有ARPA的功能。ARPA功能使用的好坏直接影响航行的安全和营运的效益。为此，有必要把ARPA使用中值得注意的几个问题提出来供大家参考。     

自动雷达避碰决策系统研究及程序设计

本文从研究自动雷达避碰决策系统出发,对现行的避碰理论作了较好全面系统的运用,并对其不足给出了修订意见。在ARPA能够自动探测和自动跟踪目标的基础上,提出了自动雷达避碰决策系统的概念图,确定了自动雷达避碰决策的具体方案。并在IBM—PC机上编制程序做了模拟实验,经检验方案可行。在本研究中,考虑到目前船舶大型化、高速化等因素,与以往避碰决策研究中设计的避碰方案所不同的是,本文计入船舶操纵特性(主要指旋回特性及惯性)的影响,为此推导出简化的操纵延迟时间公式,以此等效船舶的旋回过程及惯性。确定的避碰方案除着重遵守国际避碰规则外,重要的是借鉴了优良船艺的海上避碰经验,综合利用了现有避碰理论的合理因素,并将人的行为方式考虑到避碰决策中。本文还建立了夏航时刻的数学模型。     

谈ARPA的"尾迹"显示

ARPA的目标尾迹显示的形成，决定了该显示方式的许多特点，它的应用可以弥补矢量显示，历史航迹显示的不足。各种显示方式的合理配合，使ARPA在避碰中的应用更为有效。     

关于雷达／ARPA稳定方式的探讨

对海稳定和地稳定矢量的优点和局限性作了全面地分析,并对雷达视角在避碰中的作用提出了不同看法,为了适应雷达在避碰和导航中的需要,对正确适用矢量稳定方式阐述了作者独到见解,并对ARPA性能标准提出了修改意见。     

利用雷达和电子海图AIS的BCR、BCT来避碰

现代航海技术已经得到广泛应用并保持持续发展,如雷达ARPA、AIS、ECDIS的综合应用,船舶避碰通常是通过DCPA、TCPA来判断危险的紧迫程度。近年来,为了适应船舶在狭水道、港口等密集水域航行,提出了BCR(BOW CROSS RANGE)、BCT(BOW CROSS TIME)的概念,为船舶在狭水道和密集水域精确避让提供了可靠的数据。本文主要介绍利用ECDIS可视的DCPA、BCR点,参考TCPA、BCT来采取避碰。     

雷达图像和电子海图系统的叠加应用

现代导航信息技术的应用和发展,电子海图与雷达图像/ARPA数据信息的叠加显示成为可能和必然,为船舶的导航和避碰提供安全保障。此文分析了NaviSailor3000型电子海图的雷达/ARPA功能,针对使用中容易出现的雷达图像叠加偏移,ARPA数据误差大的现象,提出了判断和修正的具体方法。     

AIS在船舶避碰中的应用

根据IMO要求，海上航行船舶将陆续安装AIS(Automatic lndentification Systern)系统。如何利用AIS系统进行船舶避让，将是驾驶员首先要解决的问题。本针对ARPA(Automatic Radar Plotting Aids)和VHF(Very High Frequency)的局限性及AIS的技术特点，对AIS在船舶避碰中的应用进行了阐述。     

基于避碰几何的本船安全航向区间的估算模型

根据当前目标船与本船的相对运动关系以及最小安全会遇距离DCPAS,采用避碰几何的方法建立起本船安全航向区间的估算模型。同时对数学上的解给出避碰领域的实际意义,解算的结果对避碰方案的制定有重要参考价值。     

一种新型船用智能避碰导航仪的设计与研究

结合在船舶自动避碰决策系统和电子海图显示与信息系统等方面的研究成果,提出了一种新型船用智能避碰导航仪（Vessel Intelligent Collision Avoidance Navigator,简称VICAN）的设计方案,重点阐述了VICAN的系统组成、功能设计及其工作流程,随后对将来的研究内容进行了一些展望。VICAN在继承了传统ARPA功能的基础上,提升了ARPA的智能性,可以大大减轻船舶驾驶员的工作负担,在一定程度上解决人为因素问题对船舶航行安全的困扰,从而提高航海的总体安全性。     

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。     

内河渡船危险预警及避碰决策

为保证渡船安全航行,基于内河渡船驾驶员的经验,运用相对运动几何分析法建立内河渡船碰撞危险预警等级量化几何模型;结合专家避让操纵知识库,运用船舶拟人智能避碰决策(Personifying Intelligent Decision-Making for Vessel Collison Avoidance,PIDVCA)的基础模型和算法设计渡船预警和避碰决策算法流程。以镇扬汽渡船为例,在船舶智能操控仿真平台(Ship Intelligent Handle and Control,SIHC)上模拟镇扬汽渡船水域的交通流,进行仿真测试。仿真结果表明:该算法能实现镇扬汽渡船不同等级的碰撞危险预警,提供的避让决策符合规则和驾驶员的习惯。该方法可为内河渡船避碰避险决策系统开发提供理论基础,对确保渡船航行安全具有现实意义。