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原文传递船舶避碰自动化关键技术研究

论文题名：	船舶避碰自动化关键技术研究
关键词：	船舶避碰;决策支持系统;自动化控制;开阔水域
摘要：	随着船舶日益大型化、快速化，船舶碰撞、搁浅等海难事故时有发生。研发基于国际海上避碰规则的智能避碰决策支持系统可大大降低海难事故的发生率，并提高我国自主产权综合船桥系统的研究水平和国产化程度。论文在前人船舶拟人智能避碰决策支持(PIDVCA)的研究成果基础上，通过分析原有方法中存在的不足，提出了解决问题的优化方法和模型，进一步拓展了船舶智能避碰决策自动化方法的深度与广度。　　本文所做的主要工作如下: 　　(1)提出了一组智能避碰自动决策优化算法。通过对船舶拟人智能避碰决策理论进行了一系列的理论完善与优化，具体包括:目标交会特征识别算法的完善、船舶碰撞危险度判断阈值量化数学建模及其优化、船舶安全会遇距离估算模型的优化、船舶预测复航限制时间模型的完整性推证及其算法的完备性论证、基于特殊交会特征下的最晚施舵时机的避让方法及幅度求解的优化。同时提出了沿用智能避碰自动决策单独或者同时自动避让孤立静态碍航物以及动态船舶的方法。经过仿真测试，使用该方法单独避让孤立静态碍航物或者同时避让动静态碍航物的方法可行。　　(2)提出了一种动态评判船舶碰撞危险及危险度的计算模型，更加科学地从整体上使用智能评判算法得出船舶避让的难易程度;提出了两船间船舶避碰决策协调与通报自动化的优化算法，以确保智能避碰自动决策方法达到预期的实施效果。　　(3)根据智能避碰决策自动化方法形成特点，提出了一种可以直观体现机器决策并与国际海上避碰规则（COLREGs）重要条款相对应的16条机器规则（即两船会遇与多船会遇态势下智能避碰决策自动化方法的机器规则条款），针对每一条机器规则进行了详细的理论分析以及案例解析，以确保海上实际使用的可接受度与可行性。　　(4)提出了一种开阔水域船舶航行自动化算法及船舶智能避碰自动决策方法关键模型算法完备性的测试方案，搭建了近似海上实测环境的开阔水域船舶航行自动化关键算法验证仿真平台，在该平台上开展船舶航向控制、航迹保持以及船舶自动避碰的系统测试。重点在该平台上进行两船自动避碰与多船自动避碰的案例测试，测试结果显示智能避碰自动决策方法的可靠性以及准确性已经初步达到工程实际应用的程度。　　(5)开展船舶智能避碰自动决策技术实用化设计以及航海模拟器上的应用研究。为使智能避碰自动决策方法能投入工程应用，提出了船舶智能避碰辅助决策支持功能的设计方案，包括船舶碰撞危险度排序、避让重点船提示与自动试操船用户界面设计与实现。针对现有航海模拟器存在的不足，提出了构建智能航海模拟器的思路，实现智能目标船与本船的智能化功能设计。　　本文针对开阔水域船舶避碰自动化关键技术进行了深入的研究，为船舶避碰辅助决策系统的研发打下了良好的基础，为实现船舶航行自动化迈出关键性的一步。
作者：	陈国权
专业：	交通信息工程及控制
导师：	尹勇
授予学位：	博士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文