基于粒子群-遗传优化算法的船舶避碰决策

为能在开阔水域中提升船舶驾驶员在多船会遇场景下的避碰决策能力,按照国际海上避碰规则(Convention on the International Regulations for Prerenting Collisions at Sea,COLREGs)的要求,综合考虑船舶航行的安全性与经济性,提出一种基于粒子群-遗传(Partide Swam Optimization-Genetic Algorithm,PSO-GA)的混合优化避碰决策算法。基于最近会遇距离(Distance of Close Point of Approaching,dCPA)和最近会遇时间(Time to Close Point of Approaching,tCPA)确定船舶碰撞危险度(Collision Risk Index,ICR)的计算方法,基于转向幅度与航行时间建立避碰决策目标函数。基于PSO-GA算法具有提高收敛精度和加速全局寻优的特点,当ICR≥0.5时,启动PSO-GA算法,获得让路船舶在全局范围内的最佳转向幅度和在新航向上的航行时间。仿真结果表明:与单独使用PSO或GA算法相比,PSO-GA算法能够以较少的迭代次数找到安全经济避碰航线。提出的避碰决策算法能够为船舶驾驶人员在避碰决策中提供参考,有助于提升船舶航行的安全性和降低船舶碰撞事故发生的风险。     

不同水域船舶会遇危险评判阈值

为确保船舶在不同水域实现不同会遇局面下的有效避碰,减少船舶碰撞事故的发生,依据《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)划分船舶航行水域和会遇局面,利用解析几何分析方法,结合调查问卷研究不同船型、不同会遇局面下的临界安全会遇距离S_DAc。结果表明:船舶会遇危险阈值存在差异性,无水域宽度限制的开阔水域和繁忙水域均为左舷来船时S_DAc小于右舷来船时S_DAc,水域宽度受限的航道水域左右舷来船时S_DAc基本相同;在相同会遇局面下,船型越大,S_DAc越大,船舶越危险;船型相同时,对遇、追越和交叉局面下的S_DAc逐渐增大,危险度也逐渐增大。     

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。     

基于船舶领域模型的船舶碰撞危险识别方法

为解决传统船舶碰撞危险识别算法对目标船运动参数考虑不全以及在各方位采取相同安全会遇距离(Safe Distance Approach,SDA)的缺陷,构建一种适用于动态复杂船舶领域模型的碰撞危险识别方法.选取KIJIMA船舶领域模型来界定船舶安全会遇范围,结合其几何形状,根据不同来船方位将其划分为4个区域;提出一种新的...     

基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度模型

为了解决多船避碰决策过程中避让行动优先级问题,提出一种基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度确定模型。选取最近会遇距离、最近会遇时间、船间距离、相对方位、船速比5个因素建立碰撞危险度影响因素集,并确定各因素评价集、评价指标以及各参数的隶属度函数,经模糊综合评价得到船舶碰撞危险度计算模型。设置两船交叉会遇以及多船交叉会遇2种会遇局面进行仿真实验,实验结果验证了该模型的有效性。     

内河船舶碰撞过程的分析与调查

为了减少船舶碰撞事故的发生、提高碰撞事故调查工作效率,分析了当事两船最近会遇距离变化判断内河船舶碰撞过程的不同阶段特点,阐述了法规中两船处在会遇局面下的避让行动要求和不同阶段时的责任关系;最后从碰撞发生后提出对过程的调查方法,确定了在事故经过分析中以局面形成和因果关系为原则的观点.     

基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度模型

为了解决多船避碰决策过程中避让行动优先级问题,提出一种基于模糊集合理论的船舶碰撞危险度确定模型。选取最近会遇距离、最近会遇时间、船间距离、相对方位、船速比5个因素建立碰撞危险度影响因素集,并确定各因素评价集、评价指标以及各参数的隶属度函数,经模糊综合评价得到船舶碰撞危险度计算模型。设置两船交叉会遇以及多船交叉会遇2种会遇局面进行仿真实验,实验结果验证了该模型的有效性。     

基于模糊理论的船舶复合碰撞危险度计算

基于船舶领域和动界的概念,在船舶碰撞几何原理的基础上,利用模糊规则和模糊综合评价方法,本文提出一种船舶复合碰撞危险度的计算方法。确定最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)、两船距离、相对方位、船速比5个主要因素的隶属度函数,并考虑航行区域状况、能见度情况和船舶的操纵性能等对船舶碰撞危险度的隶属度函数修正。用原始数据对3种不同会遇态势进行仿真和对3种不同碰撞危险度计算结果分析比较,结果表明该方法的有效性。     

考虑船位预测不确定性的船舶碰撞危险度计算方法

[目的]船舶碰撞是威胁智能船舶航行安全的主要因素。船舶碰撞危险度计算模型应及时发现船舶航行中潜在的碰撞风险,为智能船舶的自主避让决策提供依据。[方法]首先,根据船舶领域侵入程度与侵入时间等参数,分析基于领域的碰撞危险参数计算模型,将航行场景划分为单船会遇局面和本船与船舶群组的会遇局面,给出一种新的多船会遇情况下的碰撞危险参数计算模型;其次,基于维纳过程对船位预测不确定性进行建模,根据卡方分布获取船位预测不确定性椭圆;最后,给出考虑船位预测不确定性的碰撞危险参数计算方法。[结果]该计算模型能够考虑船位预测不确定性对船舶碰撞危险的影响。[结论]可以进一步保障智能船舶的海上航行安全。     

长江江苏段船舶的追越与安全

针对长江江苏段船舶追越过程中的实际情况,重点分析追越时船舶间发生碰撞的主要原因,并结合工作实践,阐明在船舶追越时应遵循的原则,以及追越和被追越船应注意的事项。     

船舶间的追越与航行安全

船舶间的追越行动的始终与航运安全密切相关,要正确执行与追越行动相关的法规,并在追越的全过程做到安全操作,确非易事.随着航运业的发展,船舶种类的增多,船舶的航行速度差异加大,船舶间追越的频率逐渐增多.为防止船舶在追越过程中相互间发生碰撞事故,必须熟练掌握相应的法规.针对追越过程中的实际情况,重点分析追越时船舶间发生碰撞的主要原因,并结合工作实践,阐明在船舶追越时应遵循的原则,以及追越和被追越船应注意的事项.     

基于规则的多船协调避碰决策算法及仿真验证

为能在多船会遇局面下快速制定满足《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)和设置安全距离的避碰方案,设计一种在多船之间各自按COLREGs进行避碰决策的协调避让算法,解决现有的多船会遇研究中,仅靠1艘船避让难以达到合理有效的避让效果以及多船近距离转向避让可能无法完全有效避碰的问题;通过蒙特卡洛思想随机生成船舶初始会遇场景,并设置个别船舶未调用避碰决策算法进行决策,验证该决策算法在开阔水域以及在约定条件下的普适性和鲁棒性。研究结果表明:随着船舶数量增加,会遇越来越复杂,在4艘船会遇的复杂场景下,超99.51%能在大于安全会遇距离(Safe Distance of Approach,S_DA)的情况下通过;运用该模型船舶避让行动符合良好船艺要求,运动轨迹平滑,船舶间距离变化均匀;该决策模型具有良好的避让效果,可为船舶避碰提供参考。     

基于模糊理论的船舶复合碰撞危险度计算

基于船舶领域和动界的概念,在船舶碰撞几何原理的基础上,利用模糊规则和模糊综合评价方法,本文提出一种船舶复合碰撞危险度的计算方法.确定最近会遇距离(DCPA)、最近会遇时间(TCPA)、两船距离、相对方位、船速比5个主要因素的隶属度函数,并考虑航行区域状况、能见度情况和船舶的操纵性能等对船舶碰撞危险度的隶属度函数修正.用原始数据对3种不同会遇态势进行仿真和对3种不同碰撞危险度计算结果分析比较,结果表明该方法的有效性.     

基于改进人工势场法的船舶自动避碰研究

为解决传统人工势场法在船舶自动避碰中无法判断避让责任和紧迫局面的问题,创新性地将船舶会遇态势及危险度评价指标引人人工势场中,通过船舶之间相对方位来判断船舶的避让责任并限定避让措施,通过实时计算船舶碰撞危险度,设定相应阈值来界定是否产生紧迫局面,指导船舶采取进一步避让措施.通过对船舶对遇、交叉相遇和追越3种典型局面的仿真实验表明,本文所设计的势场能够较为清晰地判断避让责任和紧迫局面,所规划的船舶避让措施更加符合国际海上避碰规则的要求.     

会聚追越/交叉中两船的避让

从讨论构成追越的条件和追越船的责任出发,分析了会聚追越/交叉态势下两船容易发生碰撞的原因和两船的避让关系,并提出了此种会遇态势下的避让注意事项。     

复杂水域船舶智能避碰专家系统设计

针对复杂水域船舶碰撞风险较高的问题,选取航速、航向、距离、能见度、风、浪、流等碰撞影响因素,设计碰撞危险度的计算方法,提出环境危险度的概念及计算方法;根据二者计算结果,构建神经网络样本,利用神经网络模型进行训练;基于Matlab设计复杂水域智能避碰专家系统。在对遇、追越、交叉相遇3种会遇局势下进行仿真验证,实验表明,该系统可以直接求解出碰撞危险度和环境危险度,将目标船和环境因素造成的碰撞危险区别对待,根据实际情况给出航行提示和建议。     

交叉还是追越？——一起值得深思的碰撞事故

该文就一起究竟是“交叉还是追越？”的碰撞事故进行了分析，并就如何确定“交叉局面”与“追越”作了详尽的探访，同时针对当事船船长在无法确定会遇格局的情况下应如何适用良好船艺以避免紧迫局面的形成提出了作者的观点，最后就该事故双方的过失行为以及应承担的法律责任作了系统、全面的剖析。     

免疫粒子群算法在夜航船舶避碰规划中的应用

受夜晚环境的影响,传统的船舶在航行过程中存在碰撞事故多发的问题,为此应用免疫粒子群算法对夜航船舶避碰规划方法进行优化设计。首先利用航行船舶上的AIS设备确定夜航船舶运动参数,并结合障碍船的位置划分夜航船舶会遇态势。设置夜航船舶安全会遇距离并计算夜航船舶碰撞危险概率。应用免疫粒子群算法更新船舶速度和位置,当两船之间的碰撞危险度达到危险区间,确定避碰时机以及幅度,进行夜航船舶避碰规划。实验结果表明,应用免疫粒子群算法,能够有效地降低碰撞事故发生率。     

追越,船吸与操纵

船吸是船舶操作过程中一个不可忽视的现象。当一船在狭水道快速追越他船是，这种现象尤其突出。如果在操船过程中对船吸现象估计不足、措施不利、势必造成紧迫局面、紧急危险甚至碰撞事故。本文在已有的研究成果的基础上，结合作者的实践经验，提出了一种很好的预防措施。     

通航分道中船舶碰撞危险度的模糊综合评判模型

针对分道通航制区域中船舶行驶的特点,利用模糊综合评判方法,考虑分析了目标船相对本船的位置(距离d、方位φ)、最近会遇距离(DCPA)和最接近点时间(TCPA)四个因素对碰撞危险度的影响,给出了适合分道通航情况下各个因素的危险度隶属函数,并运用层次分析法对考虑因素的权重进行了分配,建立了分道通航下的碰撞危险度模型。