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。     

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。     

基于AIS与机器视觉检测的船桥智能避碰系统

为提高目标识别率，基于自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）与机器视觉检测的船桥智能避碰系统，提出针对大背景中微小船舶目标的检测方法，主要包括图像预处理、图像处理和目标识别。试验结果表明：单纯视觉检测目标识别率可达到98.52%,AIS与机器视觉检测设备共同工作情况下识别率可达到100%。研究成果可为船桥智能避碰系统的设计提供一定参考。     

多船会遇避碰决策研究—Ⅱ多船会遇避碰决策模型

在多船会遇局面划分、判断的基础上,根据避碰规则,提出了在智能或自动避碰系统中,以“避碰重点船”方法进行避碰决策及实现的方法。     

舰船避碰系统研究综述

船舶避碰一直是一个颇受关注和亟需解决的问题.船舶避碰领域的研究始于20世纪50、60年代.船舶避碰系统是一个由人、船舶、环境组成的涉及到船舶操纵性能、助航仪器、交通环境、有关国际规则规定,以及会遇双方船舶驾驶员心理、生理和行为特性等个人因素影响的复杂系统.本文概述了船舶避碰系统的组成及研究现状,重点讨论了舰船避碰智能专家系统的设计和目前面临的难点,最后介绍了几种典型舰船避碰系统,并展望了舰船避碰系统的未来发展趋势.     

交叉相遇局面中两船的避碰

根据国际海上操纵与避碰规则与航海实践经验,介绍交叉相遇局面中两船的责任划分,并对两船的避碰时机以及船舶操纵加以说明。     

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。     

操纵心理的独立控制系统与避碰决策

本文论述了人的心理因素在避碰操纵中的作用建立了操纵心理的独立控制系统,并对避碰决策以及决策的有效性进行了分析。     

ARPA自动避碰信息处理系统

分析探讨了以ARPA作为目标信息源的自动避碰信息处理系统，该系统可根据ARPA所提供的目标信息，自动、实时地确定当时目标环境下船舶应采取的最佳避碰方案，并可将其用荧光屏、找印机和驾驶员操作负担、推进船舶驾驶自动化的进程等方面，将起到很大作用。     

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     

船舶在狭水道航行的碰撞危险性评价研究

在分析狭水道船舶碰撞事件的发生和避碰行为的基础上，应用模糊集理论，提出了船舶在狭水道航行的碰撞危险性评价模型。该模型可为大型船舶操纵模拟器提供狭水道航行的碰撞危险性自动和实时评价。     

海洋船舶的轨迹估计算法

准确估计和预测海洋导航中机动船舶的轨迹是改善海上安全和保安的重要工具。因此,许多常规海洋导航系统和船舶交通管理和报告服务都为此目的配备了雷达设施。然而,船舶操纵轨迹的预测的准确性主要取决于船舶位置,速度和加速度的估计的良好性。因此,本研究提出了一个基于曲线运动模型的机动海洋船只模型,其基于用于相同目的的线性位置模型的测量。此外,还假定与白高斯噪声相关联的系统状态和测量模型。扩展卡尔曼滤波器被提出作为用于估计位置,速度和加速度的自适应滤波器算法,用于预测机动的海洋船舶轨迹。最后,提出的模型被实施,并获得成功的计算结果,在本研究中的海洋导航中的船舶操纵轨迹的预测。     

模糊数据库技术在航海避碰决策支持系统中的应用

将航海避碰案例规范化 ,并根据案例中部分信息的不精确性 ,在数据库系统的数据表示和查询中引入模糊技术 ,从而形成了一个模糊关系型的避碰案例数据库系统 ,并将其嵌入到航海避碰决策支持系统当中 ,为安全航行提供了更丰富的决策信息。     

水面无人艇动态避碰策略研究

针对水面无人艇局部路径规划的局限性,本文提出基于水面无人艇操纵运动模型的动态智能避碰,根据海事规则将局面划分为对遇、交叉相遇以及追越3种局面,在MMG模型基础上,通过避碰模型改变USV的航速和航向,完成USV对动态障碍物的智能避碰.通过实验仿真表明,该方法有效地完成USV对动态障碍物的危险避碰,符合USV实际航行避碰操纵要求.     

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.     

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.     

船舶航向控制器半实物仿真

为了满足驾驶专业船舶操纵的教学、训练和评估，研制了基于PC和PLC的船舶航向控制器半实物仿真系统。建立了船舶运动数学模型、舵机系统模型，实现了船舶在不同船型、不同状态和海况下的多种操作性能的半实物仿真。     

基于数据融合的单目标船避碰评估系统

建立了一个用于对单目标船避碰操作进行评估的系统。介绍了基于数据融合技术的系统三级处理模型,并重点讨论了基于数据关联的船舶航迹提取,基于坐标转换和几何模型的船舶运动参数计算,基于多测量周期数据融合的船舶操纵识别,和基于知识的碰撞危险、避碰阶段及会遇态势的判定等模块。同时给出了系统的工作流程图,最后通过实例说明系统运行的有效性。     

论舰船操纵性辨识

本文主要讨论确定性船舶避碰自动化系统中的操纵性辨识部分。叙述了如何根据ＡＲＰＡ雷达输入的来船回波等信息，经雷达目标综合辨识系统，识别出来船的类型和船长。随后进入船舶尺度计算模块和船舶航海性能数据库，估算出部分船舶性能数据，随后进入操纵性计算模块，即可辨识出描述来船操纵性能的一阶线性响应方程或二阶非线性响应方程及速度方程。     

船舶操纵运动仿真中船舶碰岸检测研究

建立船舶操纵运动数学模型,计算确定相邻的岸线线段和船舶轮廓线线段之间的凹凸关系,提出船舶操纵运动仿真中船舶碰岸检测算法,并对检测到的碰岸情况进行时间步长调整。编制了计算程序,对于船舶轮廓线端点位于岸线内侧和岸线端点位于船舶内部两种船舶碰岸情况进行了碰岸检测仿真试验,试验结果良好,很好地避免了在船舶操纵运动仿真中出现船舶冲上码头或者岸滩的现象。