原文传递
基于四分数船舶领域危险判别模型的智能船舶避碰算法研究
| 论文题名： | 基于四分数船舶领域危险判别模型的智能船舶避碰算法研究 |
| 关键词： | 船舶避碰;危险判别模型;航行安全 |
| 摘要： | 随着海洋资源的开发与利用以及海上贸易的繁荣，海上碰撞所引发的船舶航行安全问题就更显得更加突出。船舶碰撞事故不仅造成了巨大的生命财产损失，而且对海洋生态环境造成了灾难性的破坏。虽然国际海事组织（IMO）制定了国际海上避碰规则（COLREGs），以指导不同会遇环境下的避碰操作，但是在多目标的复杂海上环境中，操船人员很难快速地做出正确的判断并且未必能严格遵守COLREGs规则进行操作。针对上述问题，本文结合船舶领域和速度障碍法提出一种新的碰撞危险度计算方法，并针对复杂会遇环境，基于多目标遗传算法求解出无碰撞危险的避碰路线。本文主要的研究内容如下： （1）概述船舶避碰决策的相关知识，分析船舶基本避碰操作。结合避碰规则，分析各种会遇局面的船舶避碰责任，同时对于多船会遇的复杂环境，明确了船舶相应的避碰责任。 （2）提出一种基于船舶领域和速度障碍法的危险判别模型。结合船舶领域考虑了船舶自身参数和操纵水平的特点以及速度障碍法处理非线性多目标问题的优势，判断复杂会遇环境下船舶的碰撞危险。同时基于该模型，提出一种新的计算危险度方法，使用碰撞危险度量化船舶之间的碰撞风险程度。 （3）基于多目标改进遗传算法提出一种分步协同的避碰规划方法。考虑到多船会遇环境的复杂，采用结合帕累托进化和非帕累托进化的双标准多目标遗传算法求解船舶避碰路线。通过改进非帕累托进化种群的更新方式，加快种群的收敛速度并且增加种群的多样性。针对他船可能采取避让措施的情况，利用船舶的通讯设备，采用分步协同的方法不断确定各船舶的合理避碰路线。根据船舶当前路线信息以及规划出的避碰路线信息，提出一种衡量避碰路线优劣的改进度函数，以此选定各船的避碰路线。 （4）在MATLAB环境下实现船舶避碰辅助决策平台的搭建，在设定的两船会遇、多船会遇以及意外情况的船舶紧急避碰场景下进行仿真实验与分析。通过GUI图形化界面展现算法的避碰规划结果，同时展示出船舶避碰航行过程中彼此间的距离。仿真结果表明：所设计的算法能够在设定的各种会遇场景下求解出既安全又经济的避碰路径。 |
| 作者： | 李金鑫 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 王红波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
