船舶自动智能避碰数学模型及其计算机仿真研究

船舶避碰系统是保障船舶安全运行的重要保障之一,其通过船舶携带的各类电子辅助设备对航行中的状态数据进行采集,在避碰系统中进行综合处理,将分析结果传输至船舶操控室。同时,随着航海航线船只密度的增加,发生碰撞概率急速增加,需要建立更为全面的数学模型对船舶的避碰过程及策略进行研究。本文构建船舶避碰中整个过程数学模型,结合船舶自动识别系统给出了基于遗传算法的自动化智能避碰策略,最后对算法进行仿真。     

船舶避碰控制系统模型研究

将船舶避碰操作视为一类控制问题,建立运动船舶在随机障碍目标环境中的避碰闭环控制系统模型;其中运动船舶为被控对象,随机障碍目标的航迹检测由雷达、红外传感器及声纳传感器等完成,并作为该系统的输入,对运动船舶航迹的检测由GPS、GPS/INS等完成,而避碰的本质就是要维持一定的控制偏差.     

船舶避碰控制系统模型研究

将船舶避碰操作视为一类控制问题,建立运动船舶在随机障碍目标环境中的避碰闭环控制系统模型;其中运动船舶为被控对象,随机障碍目标的航迹检测由雷达、红外传感器及声纳传感器等完成,并作为该系统的输入,对运动船舶航迹的检测由GPS、GPS/INS等完成,而避碰的本质就是要维持一定的控制偏差。     

论船舶避碰专家系统

分析了避碰专家系统的研究现状及前景，对避碰知识库的建立，推理方法、搜索策略以及专家系统自的开发提出了一些初步设想。     

海上船舶行驶避碰策略研究

设计合理的船舶行驶避碰策略对于保证船舶安全行驶具有重要的现实意义。本文研究船舶运动参数、船舶碰撞危险度以及适应度函数,最后通过粒子群算法、改进的混沌粒子群算法和免疫粒子群算法进行海上船舶行驶避碰仿真,确定切实可行的海上船舶行驶避碰方案。     

能见度不良时船舶避碰操纵研究

此文从船舶操纵方法着手，分析在能见度不良时船舶之间遵守规则的重要性，并就最后撞船时两船的态势进行定量分析，提出对单凭一船的避让已不能避免碰撞的情况下，如何减轻碰撞损失的操纵方法。     

论VHF通信与船舶避碰

ＶＨＦ作为一种通讯工具在避碰中的应用越来越被航海人员所重视。如果使用得当。可作为协助避碰的一种有效手段，但对于ＶＨＦ通信与避碰规则之间的关系，不少驾驶员认识不啼，过于强调ＶＨＦ的作用而疏忽了对规则的遵守，导致碰撞事故频频发生。本文通过一系列的相关案例分析，提出了正确使用ＶＨＦ协助避碰的措施。     

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.     

基于大数据与人工智能的舰船避碰路径优化调度算法

舰船航行路径中存在许多障碍物,当前舰船避碰路径优化调度算法存在障碍物识别正确率低、规划路径长,不仅无法获得最优的舰船航行路径,而且不能保证舰船航行的安全,为了获得最优的舰船航行路径,设计了基于大数据与人工智能的舰船避碰路径优化调度算法。首先分析当前舰船避碰路径优化调度算法的工作原理,找到弊端,然后引入大数据分析方法建立舰船避碰路径优化的数学模型,实现障碍物识别,并采用人工智能技术——遗传算法找到最优的舰船避碰路径,最后进行舰船避碰路径优化调度算法性能的仿真测试,结果表明,本文方法可以更快找到最优的舰船避碰路径,舰船避碰路径更短,不仅减少了舰船航行的时间和成本,而且可以准确识别各种舰船障碍物,具有显著的优越性。     

智能化海上航行模拟器中的避碰算法研究

在全球化经济快速发展的今天,传统的航运管理模式已经不能良好适应错综复杂的海洋环境,更多基于智能化的管理系统已经取代了人工。本文从实际的海洋运输需求出发,结合传统的海航模拟器,设计一种新型的船舶避碰训练平台,从而最大程度上降低海洋事故,同时也极大降低了训练成本。本文首先基于AIS系统对船舶的运动控制模型进行研究,然后结合自回归预测算法和粒子群避碰适度函数,对船舶运行时的避碰模式建立动态调整策略,从仿真结果可以得到,此算法能够实现较好的避碰效果。     

二时隙算法在船舶通信网络中的RFID标签防碰撞研究

射频识别技术(RFID)是一种性能可靠、效率高的信息采集和识别技术,其非接触式识别方式在医疗、物流等领域应用广泛。在射频识别系统中容易发生射频卡与数据存储器的信息交换冲突,而基于时隙的算法可以有效的防止冲突。本文在二时隙算法的基础上,进行船舶通信网络中的射频识别系统,及其射频识别标签防碰撞研究。     

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。     

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。     

船舶避碰系统中的RFID物联网感知层查询树算法研究

船舶避碰系统是保障其安全航行的重要保障,基于RFID的射频识别技术是避碰系统主流技术,利用读写器读取对方船只标签信息,从而得到相邻船只的位置、体积、重量等信息,进一步计算合理的避碰策略。通过查询树算法循环读取相邻船舶标签,存在着时隙浪费问题,影响标签读取精度及实效性。本文研究了基于物联网RFID避碰算法结构,针对传统查询树算法缺点,改进标签获取后的数据检测流程,减少了查询算法的交互命令数,提高算法实效性。     

改进蚁群算法的舰船避碰辅助决策系统可靠性研究

传统舰船避碰辅助决策系统所采用的蚁群算法在对船舶路径碰撞信息素计算过程中,存在收敛速度慢、碰撞信息素浓度低的问题,导致输出结果的可靠性较低,因此提出改进蚁群算法的舰船避碰辅助决策系统可靠性设计方法。通过对船舶避碰路径模型的构建与分析,结合传统蚁群算法在避碰决策计算上的缺失数据,对蚁群算法进行改进,并将改进的蚁群算法引入到避碰辅助决策系统进行仿真计算,通过对决策数据的分析得到舰船避碰辅助决策可靠性数据。通过设计仿真实验对得到的可靠性数据进行验证,证明了本文方法所得数据的可靠性。     

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.     

导航控制算法在船舶避碰中的应用

随着海洋运输业的飞速发展,如何避免大型船舶之间的碰撞事关整个海域航运的安全。目前船舶依靠导航系统定位航行,在传统的基于导航的船舶避免碰撞机制中,主要由船员进行船舶碰撞的危险性估计、避免碰撞的决策及具体操作实施,很难避免由人为错误估计、决策而造成的灾难。本文在研究现有船舶导航系统、避免碰撞的决策机制基础上,利用AIS(自动识别系统)为平台,设计一种基于导航控制算法的自动化船舶碰撞避免机制。