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基于运行数据的半自主航行船舶航行行为可靠性评估方法
| 论文题名： | 基于运行数据的半自主航行船舶航行行为可靠性评估方法 |
| 关键词： | 半自主航行船舶;航行行为;可靠性;评价指标体系 |
| 摘要： | 随着网络技术和信息技术的广泛应用，船舶智能化水平得到快速提升，相应地增加了用于智能航行的船载设备和智能航行系统，使船舶朝着高效、智能、多用途的方向发展，自主航行成为未来船舶的发展目标。但由于自主船舶系统集成度高，结构组成更加复杂，其可靠性无法得到保证，且船舶在航行过程中，尤其是在内河航行过程中，所处航行环境复杂，这对自主航行船舶航行行为的可靠性及安全性提出了更高的要求，其可靠性更是关系到船舶整体的安全。基于此，文章以半自主航行船舶为研究对象，分析其航行行为可靠性的影响因素，建立半自主航行船舶航行行为可靠性评估指标；基于船舶动力系统运行数据，进行船舶动力系统运行状态评估，并通过仿真研究动力系统运行状态对半自主航行船舶航行行为可靠性的影响，验证方法的可行性。具体内容如下： （1）半自主航行船舶航行行为分析。以遇静态障碍物场景和两船会遇场景作为典型航行场景，基于《1972年国际海上避碰规则》，分析半自主航行船舶在典型航行场景中的具体航行行为。 （2）航行行为可靠性评估方法。基于故障树分析方法，进行半自主航行船舶航行行为可靠性影响因素分析；运用四元船舶领域模型，建立半自主航行船舶在典型航行场景中的航行行为故障判据；以最小会遇距离、航行危险度、平均无故障航行里程和可靠度作为半自主航行船舶航行行为可靠性的评估指标，提出完整的航行行为可靠性评估流程。 （3）船舶动力系统运行状态评估。分析船舶动力系统状态下降对船舶航行行为的影响，以动力系统中主机为例，分析导致主机性能下降的故障机理，选择合适的状态参数，运用主成分分析方法，实现对数据的分析处理，以处理后的数据作为模型的输入，建立基于人工神经网络的船舶动力系统状态评估模型，实现对船舶动力系统的状态评估。 （4）航行仿真及航行行为可靠性评估。分析船舶动力系统状态与功率输出的关系，基于K-means聚类算法，得到船舶动力系统主机在不同运行状态下所对应的轴功率输出，计算相应船舶航速，针对不同航速下半自主航行船舶的航行行为，结合典型航行场景，利用MATLAB进行仿真研究，得出主机运行状态对半自主航行船舶航行行为可靠性的影响，验证方法的可行性。 |
| 作者： | 朱天鹏 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 姚玉南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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