舰船自动智能避碰数学模型及其仿真研究

为了提高舰船航行的安全和效率,达到最佳操船效果,需要建立舰船自动智能避碰数字模型.当前模型在分析舰船避碰风险度的基础上,通过人工智能、进化计算和软计算等方法实现舰船自动智能避碰,存在避碰识别准确率较低的问题.本文提出一种新的舰船自动智能避碰数学模型,首先对舰船会遇态势进行判断;然后建立预测舰船碰撞风险判断模型,预测本舰船实施自动智能避碰方案后的复航时机是否已到,以及本舰船立即复航是否能够让清目标舰船或其他所有目标舰船;最后依据舰船碰撞风险判断结果,以当前舰船潜在碰撞风险为例,建立舰船自动智能避碰数学模型.仿真结果证明,所提模型能够实现舰船自动智能避碰.     

能见度不良时舰船避碰辅助决策方法

能见度不良是造成舰船碰撞事故发生的主要原因,为防止舰船碰撞,从转向与减速2个角度提出能见度不良时舰船避碰辅助决策方法。在能见度不良条件下,将目标舰船同其他舰船间的转向避碰问题定义为多目标函数优化问题,以同其他会遇舰船间的碰撞危险度充分下降、最大限度降低转向角度、目标舰船转向航行最少时间内恢复初始航向与航速为目标函数。能见度不良造成可视距离较小,在单独采用转向避碰决策无法有效实现避碰目的的情况下,需结合舰船变速避碰,以碰撞危险度与变速能量损失最小为目标函数,通过求解各目标函数,获取舰船转向幅度与降速决策信息。实验结果显示,当能见度不良时,舰船在不同会遇条件下均能够有效实现避碰目的。     

基于数理统计法的舰船运动数学模型

传统的舰船运动数学模型没有考虑到海上复杂情况对舰船运动的影响,导致舰船航行过程中容易发生碰撞现象,为此设计一种基于数理统计法的舰船运动数学模型。建立舰船运动坐标系,利用固定坐标系与运动坐标系描述舰船位置情况,采用数理统计法整理舰船航行数据,在模型中计算风、浪、流的干扰,以真实模拟舰船运动情况,并建立舰船智能避碰决策机制,以此完成舰船运动数学模型的构建。通过实验证明,此次设计的基于数理统计法的舰船运动数学模型比传统舰船运动数学模型发生碰撞次数少,证明了此次设计的舰船运动数学模型的有效性。     

基于四元船舶领域和避碰规则的碰撞危险度模型

为解决使用船舶领域计算碰撞危险度时所选取的船舶领域类型繁多，且碰撞危险度模型中对于目标船船舶领域与海上避碰规则等因素考虑较少的问题，提出基于四元船舶领域和海上避碰规则改进的碰撞危险度模糊评价模型。在计算碰撞危险度时考虑本船是否侵入目标船船舶领域，且根据海上避碰规则当本船为直航船时，判断目标船与本船是否为紧迫局面并将其作为计算因素加入模型。使用MATLAB进行仿真，结果表明改进的模糊评价模型能计算出更符合海上实情且满足海上避碰规则的碰撞危险度，为后续避碰决策研究提供更为准确的数据。     

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"当前"统计模型的机动目标运动要素解算

在避碰过程中,舰船一般处于机动状态.因而,对机动目标运动要素解算的精度直接影响到避碰的效果.通过对多种模型的比较,选用了"当前"统计模型,"当前"统计模型相对于其他模型能够更为真实地反映目标的机动变化.仿真结果表明,此算法收敛迅速并有较高精度,其解算所得的目标运动要素能够满足舰船避碰等实用要求.     

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。     

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。     

智能决策支持系统与AIS结合技术探讨

舰船碰撞事故是威胁舰船航行安全的首要因素,正确而迅速的避碰决策是人们一直追求的目标。AIS技术和智能决策支持系统技术的出现对于船舶避碰具有重要意义,本文探讨了智能决策支持系统与AIS的结合技术,提出了基于AIS的智能决策系统总体设计思路。     

基于改进人工势场法的船舶自主避碰方法

为提升船舶航行的安全性,对船舶避碰方法进行研究。引入碰撞危险度对传统的人工势场法进行改进,根据船舶的时空计算模型建立新的人工势场法碰撞模型,计算时间和空间危险度,进而准确判断陷入局部极小值和目标不可达问题的危险度,指导船舶避碰。基于MATLAB平台搭建仿真环境,并开展仿真试验,通过与传统方法相比对,验证该避碰方法的有效性。试验结果表明,利用该避碰方法能有效避免传统人工势场法的避碰缺陷。     

基于PLC的自动化流水线上的自动小车控制系统

采用AB公司MicroLogix1000系列1761-L16BWA型可编程控制器,开发出流水线上自动小车控制系统,取代了以前以单片机为核心的控制系统,克服了人机对话难,修改工艺参数麻烦,维修不便等问题.该系统控制一台行走电机的行走或停止、两台卷扬电机的上升或下降来完成整个工艺过程,同时还利用RS232通讯接口实现了程序监控和工艺参数修改等操作.系统实际运行后性能稳定,效果良好,满足了自动化流水线的工艺要求.     

自动化集装箱码头全自动堆垛机(ASC)大车定位技术

全自动集装箱堆垛机(ASC)大车定位的精度和速度,在很大程度上影响着堆场作业的效率及安全。针对自动化集装箱码头ASC大车自动定位问题,分析比较磁钉定位、格雷母线定位、激光测距定位、BPS定位、DGPS定位5种定位技术的原理和特点。结合青岛港自动化集装箱码头实例,综合考虑堆场布置、资金成本、大车运行速度等因素,提出了定位精确、反应迅速、可靠性高的磁钉+旋转编码器定位方法。     

船舶自动舵自适应神经网络控制算法研究

在我国船舶自动舵控制领域,其核心技术严重依赖于国外厂商,因此本文主要对船舶自动舵的工作方式进行研究。通过采用PID控制方法,建立精确的自动舵控制数学模型。在设计PID控制策略时,需要综合考虑外部非线性因素和时变不确定等影响,通过适度提高PID控制器中的反馈力度,能够显著提升自动舵的控制水平,然后针对反馈控制环节,设计自适应神经网络算法,对反馈控制参数进行自学习优化,进一步提升了船舶自动舵的预测能力。     

趸船自动平衡系统

在水位落差大的区域,浮码头活动钢引桥会在趸船上长距离移动而引起趸船不同程度横倾。针对这一问题,对趸船平衡进行了研究。采用力学基本原理,介绍一种全新的趸船自动平衡系统,分析了3种不同工况条件下趸船平衡的基本受力原理、趸船自动平衡系统的设计方法以及配重的计算选取原则,并结合工程实例介绍了该系统自动平衡支座及其轨道的设计方法、位置布置原则等若干实际应用中应当注意的问题。     

船舶自动识别系统的检查

对船舶自动识别系统的内容、功能、配备要求作了简要阐述,对AIS系统实际检查作简要分析。     

自动伸缩式舰船舷梯设计

针对目前中小型舰船仍采用木制或钢制跳板上下舰船,操作难度大、安全系数低的缺点,设计了一种适合中小型舰船使用的舰船舷梯,具有自动伸缩与起升功能,能适应舰船靠泊时大风浪及涨落潮环境。经应用证明,该设备结构简单,安全可靠,经济实用。     

自动化立体堆场装卸工艺

国际航运的发展使港口堆场空间的需求不断上升,港口土地资源愈发紧张。针对如何在港口内部有限堆场面积的前提下显著增加集装箱的堆存容量和降低倒箱率的问题,研究堆场立体式堆场新模式——采用立体货架堆放集装箱。围绕该模式对码头装卸工艺进行设计,并与其他装卸模式下的场地利用率进行对比分析。结果表明,基于该模式研发的装卸工艺,优化和改进了现有堆场系统,提高了堆存容量,减少翻箱率,从而实现港口生产和经营的高效化。     

立焊自动焊机在集装箱生产中的应用

集装箱前后角柱与侧墙板以及前角柱与前墙板连接处共有6条比箱体高度略短的直线搭接焊缝，焊缝高度约2．4m（标准箱）或2．7m（高箱），其焊接质量直接影响集装箱的总体质量和外观。     

新型自动隔断阀设计的研究

详细介绍了一种新型紧急切断阀--自动隔断阀的结构特征及其工作原理,并对其阀杆进行了受力分析,指出了该型阀门设计的关键所在.该阀门具有结构简单、无需手动、切断压力可调等特点.试验表明,该型自动隔断阀关闭快速严密、动作灵活、精度高.