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。。     

船舶智能避碰决策系统中会遇局面决策模型

会遇形势(encounter situations)是确定所适用的规则条文进而确定避让责任和应采取的避让行动的重要依据之一,也是船舶智能避碰决策与控制系统的组成部分.此文综合分析国内外现有文献资料的基础上,提出了更适合船舶智能避碰决策系统的会遇形势划分方法,并建立了相应的决策模型.     

基于层次分析法的多船避碰模型

根据多船会遇避碰决策的特点，提出了基于层次分析方法的多船避碰模型。仿真试验表明：该模型能够在一定程度上较好地模拟人类的思维过程，并有效地解决了多种避让方案的优选问题。     

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。     

多船会遇避碰决策研究——Ⅰ多船会遇局面定义、划分及属于各类判断

此文给出了多船会遇定义,建立了多船会遇避碰操纵图,在研究了“驶过让清”及在避碰过程中是否可采取其它转向行动的定量判断方法前提下,给出了属于各类的定量判断方面,可为船舶智能或自动避碰系统研究提供参考。     

基于克隆选择优化的多船转向避碰决策

基于船舶碰撞危险度计算模型,在多船会遇态势下,利用克隆选择优化算法,本文提出一种最优转向避碰幅度计算方法。确定了最近会遇距离(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。基于船舶碰撞危险度和航程损失的多目标函数优化,通过分克隆选择优化算法,在《国际海上避碰规则》约束的可行域空间内,获取全局范围内的最优解。仿真结果表明克隆选择优化算法对于处理多船会遇态势下的让路船转向避碰决策的有效性。     

多船自动避碰决策

文章综述了国内外多船避碰决策研究的现状，分析了现有的多船避碰决策系统的不足，提出今后多船避碰决策的研究方向。     

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。     

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。     

多船避碰决策理论与模型分析

考虑到多船避碰的影响因素众多,除考虑周围船舶的态势外,还需考虑风流等自然因素的影响,以及避碰规则的种种制约,为此,分析多船的会遇局面以及避碰的机理,充分考虑影响避碰的各个因素,运用静态非完全信息的博弈论建立多船避碰决策的数学模型.     

避碰百机决策模型的分析

在确定避让时机方面，国外许多学者多年来进行了大量研究，建立了很多模型，取得了可喜成果，但又都存在一定的问题，本文着重对这些问题进行分析，以期为解决这些问题，建立更为科学的模型提供帮助。     

多船避碰决策分析与探讨

分析多船避碰决策研究现状,总结所存在的主要问题,并据此提出解决多船避碰决策问题的设想,即基于目标船不确定行动分析的多船避碰决策方法.     

基于CSSOA的多船智能避碰决策研究

[目的]智能避碰决策作为船舶安全航行的关键技术之一,对智能船舶的发展具有重要意义。针对多船会遇下的智能避碰决策问题,提出一种基于高斯变异和Tent混沌的改进麻雀搜索优化算法（CSSOA）。[方法]算法采用Tent混沌映射初始化麻雀原始种群,提高其多样性,并对适应能力差和搜索停滞的麻雀个体进行混沌映射,利用高斯变异提升局部搜索能力和鲁棒性,改进方案优化启发式算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题。综合考虑船舶间船速比、最小会遇距离、相对距离、最小会遇时间、相对方位等因素,利用模糊隶属度函数建立船舶碰撞风险模型,并通过多船典型会遇场景进行实例验证。[结果]实验结果显示,改进算法的平均迭代次数较粒子群算法和原麻雀算法分别减少了77.97%和53.57%。[结论]改进后的麻雀优化算法能以更优的收敛速度寻到安全经济的避碰路径,为船舶驾驶员提供避碰决策参考。     

分解协调法在船舶避碰决策中的研究

针对多船会遇的避碰决策情况,采用大系统理论的目标分解协调法将本船与多船之间的转向避碰幅度问题分解成多个独立的优化子问题,通过协调器求出本船转向避碰幅度的最优解。仿真结果表明,该方法不仅可以求解出多船会遇情况下本船的相对最优转向角,也为多船避碰智能决策系统提供参考。     

船舶自动避碰方法的研究

本文提出了利用框架式专家系统与数理分析相结合的仿人智能避碰方法,经过计算机仿真表明,实现了海域无约束船舶避碰方案的自动编制,为船舶自动避碰系统的研究迈开了可喜的一步     

灰色关联决策在重点避让船选择中的应用研究

为解决多船会遇情况下的船舶避碰决策问题,采用灰色关联决策方法选择重点避让船:首先按数学模型计算出目标船与本船的最近会遇距离DCPA、最近会遇时间TCPA以及船速比K.以DCPA、TCPA、K作为对策集中的各分量,再利用灰色关联决策进行综合评价,确定重点避让船.通过仿真分析,该方法具有可行性.     

智能船舶的反应型避碰规划研究

对于多船会遇场景而言,在反应型避碰规划中考虑操船者意图具有明显的优越性,可在紧迫局面下更合理地执行《1972年国际海上避碰规则》（即COLREGs）的背离规则。对此,提出一种基于隐马尔可夫模型的操船意图预报方法,将生成的目标船意图预报结果与经典速度障碍法相融合,产生更合理的碰撞危险评估结果,据此建立的反应型避碰规划算法比经典速度障碍法更安全。依托案例三体船完成的自主避碰试验,验证所提改进算法的有效性、可靠性和实时性,为智能船舶的自主避碰研究提供参考。