基于CBR方法的船舶避碰决策支持模型探析

介绍了CBR技术,并从船舶避碰案例库的建立、基于评估系统的避碰案例学习两个方面阐述了基于CBR方法的船舶避碰决策支持模型。     

基于ECDIS系统和AIS系统的船舶避碰辅助决策系统的研究

以电子海图显示与信息系统(Electronic chart display and information system,ECDIS)和自动识别系统(Automatic identification system,AIS)作为避碰辅助决策系统有效且可靠的静态与动态信息源.以<国际海上避碰规则>为依据,确定了安全会遇距离的数学模型,并以矩形搜索区域搜索检测水下危险碍航物与危险水深,从而构建了船舶避碰辅助决策系统的推理机制.该研究对海上船舶避碰辅助决策系统的完善有较实用的价值.     

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。     

船舶碰撞案例库研究与应用

建立规范化和信息化表示的船舶碰撞案例库,以适应船舶避碰理论研究、避碰决策研究、避碰仿真研究、培养船舶驾驶人员以及海事审判等多方面的应用,具有重要理论和现实意义。本文基于多功能应用的船舶碰撞案例的规范化、信息化表示进行研究,设计实现了船舶碰撞案例库,并案例库的应用进行了研究。     

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.     

CBR与RBR相结合的船舶避碰辅助决策系统

基于CBR和RBR的船舶避碰决策各有优缺点;鉴于避碰领域既有丰富的规则可用于会遇态势的求解,又有丰富的避碰经验可利用,本文提出了CBR和RBR相结合的船舶避碰辅助决策系统,并对系统的实现技术进行了初步探讨.该系统可以大大提高了既有演绎信息又有类比信息的避碰决策问题的求解效率和解的正确性.     

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。     

船舶避碰综合决策系统

本文研究了船舶的避碰行为以及多船多衡准的避碰决策的思维过程,应用海上交通工程理论和模糊集理论,建立了多物标多衡准的船舶避碰综合决策模型。模型的应用结果表明,该模型可综合有关信息,模拟驾驶员的决策思维,连续、迅速、准确、可靠地提出最佳的避碰方案。避碰综合决策系统的应用将极大地提高船舶航行的安全,进而实现船舶驾驶的自动化。     

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。     

船舶避碰的粒子群-遗传(PSO-GA)的混合优化算法研究

随着海运航线的愈加繁忙,船舶碰撞事故时有发生,为避免船舶发生碰撞,船舶避碰决策研究已成为目前研究的热点.本文在既往研究的基础上,综合考虑船舶避碰的经济性及安全性要求,基于粒子群算法、遗传算法与非线性编程理论,建立了船舶避碰路径规划的优化模型,并通过具体案例进行仿真分析.仿真结果显示,粒子群遗传混合优化算法的收敛速度较快,船舶避碰的优化路径能够同时满足经济性及安全性要求,算法的有效性及运算效率均有了显著提高.     

Multi-agent技术在海上船舶避碰决策系统开发中的应用

计算机控制技术的发展给船舶行业带来了新的发展,为了最大限度保障船舶的航行安全,通过计算机通信技术和智能算法,人们已经能够实现船舶的自动避碰,这极大地降低了船舶的事故率。但是传统的避碰决策系统并不能同时处理大量的船舶航行数据,因此必须借助Multi-agent技术,提高船舶的避碰数据处理速度,在显著提高避碰效果的同时,有效降低了航运成本。本文通过建立基于Multi-agent技术的船舶避碰模型,分析了该技术的应用效果。     

海上智能交通系统体系的构建与实现

海上智能交通系统构建的关键是实现船舶航行自动化和对海上交通能够实行有效的管理,从宏观角度可归结为船舶的避碰。但以往的避碰研究都对信息的交流考虑不够。基于系统的思想,我们认为把协商决策引入船舶避碰才能发挥系统整体的最佳效能,提出了建立海上智能交通系统的框架与结构体系,并探讨了其具体实现及关键技术和问题。最后对其未来发展进行展望,给出了相关建议。     

紧迫危险不可避免碰撞操船决策自动生成方法

针对紧迫危险操船决策具有特殊性及一般性的特点,介绍了特征完全匹配的案例推理(CBR)原理及方法设计,重点论述了紧迫危险操船决策案例库的建立、案例库的算法表示形式及基于特征CBR的操船决策自动检索与生成机制.借助船舶智能操控仿真测试平台开展仿真实验,验证了方法的可行性.它是船舶智能避碰决策支持系统的组成部分,对船舶航行安全及航海模拟器培训教学具有理论研究与实际应用价值.     

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。     

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。     

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.     

Multi-agent在船舶避碰决策中的研究与应用

船舶避碰决策问题由于受到诸多因素的影响,使得避碰决策模型必须能够适应复杂多变的环境。本文给出一种基于Multi-Agent的船舶避碰决策方法,对于复杂问题,Multi-Agent模型性能更优于单Agent模型。通过对多目标船舶避碰实验的仿真,能够得到与人工分析一致的结果表明,本文方法具有一定的合理性。     

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。     

基于局域网的避碰模拟训练系统开发

避碰训练是船舶驾驶员都应接受的基础训练科目,依据国际海事组织的规定和用户需求,在计算机平台上,开发了基于局域网的船舶避碰模拟训练系统.介绍了系统的结构、教员机和学员机的功能及各终端的作用,详细论述了系统的网络通信流程、数据结构等关键技术的实现方法.该系统既可作为船舶驾驶员的避碰模拟训练平台,又可用作教练员对避碰案例进行分析、讲解的演示平台.系统具有成本低、可靠性高、功能齐全等特点,在实际应用中取得了良好的效果.