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开阔水域船舶智能动态避碰决策研究
| 论文题名： | 开阔水域船舶智能动态避碰决策研究 |
| 关键词： | 多船会遇;船舶避碰;决策算法;航线规划 |
| 摘要： | 随着中国制造2025计划提出，工信部积极推进智能船舶的发展，于2016年设立了“智能船舶1.0研发专项”，目标是在现代互联网技术的基础上，构建统一的网络平台和信息平台，开展智能船舶共性技术、关键设备及系统开发，完成具备船舶综合能效管理、设备运行及维护、自动驾驶辅助决策和船岸一体化通信管理等功能的中国智能船舶1.0的研制。目前船舶领域的技术发展远远落后于汽车、飞机等领域的，这极大地影响了海上航行的安全，尤其是船舶避让行为的决策主要依靠船员经验，具有很大的不确定性。本文以开阔水域智能船舶避碰的决策算法为主要研究对象，提出了一种多船会遇情况下避碰航线规划的方法，并进行了仿真验证。 首先，对船舶避碰领域的知识进行分析。研究开阔水域中船舶避碰的过程和船舶避碰决策的基本原理;分析两船会遇时会遇态势的判断、安全会遇距离，并在对船舶相对运动参数研究的基础上，分析船舶采取转向避让措施对会遇态势的影响;简要分析多船会遇情况下的避让决策。 然后，对可应用于智能船舶避碰决策的算法进行比较。对船舶避碰问题进行分析，提出了传统避碰系统的缺点，并提出改良的避碰危险度分析方法;分析遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、人工鱼群算法这4种新型智能算法的基本原理、应用步骤和特点;应用Matlab软件对这4种算法的收敛速度、求解精度进行比较，分析各自的优缺点;结合船舶避碰过程的特点，提出应基于遗传算法研究船舶避碰决策算法。 最后，研究基于遗传算法的船舶避碰决策算法。建立基于遗传算法的船舶避碰模型，分析遗传因子结构及编码方式，并在充分考虑避碰过程的安全性、经济性、规则符合度的基础上，设定遗传算法的目标函数和适应度函数;研究遗传算法对船舶避碰决策问题的操作手段和决策流程;在Visual C++6.0的开发环境下，设计基于遗传算法的船舶避碰系统，验证算法的可行性;并对遗传算法的参数进行优化，提高遗传算法的效果。 |
| 作者： | 顾路平 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 夏桂华;王岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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