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基于改进人工势场法的多船自动避碰研究
| 论文题名： | 基于改进人工势场法的多船自动避碰研究 |
| 关键词： | 船舶自动避碰;人工势场法;安全性 |
| 摘要： | 随着海上丝绸之路的建设，我国航运业迅猛发展，航运规模不断扩大。在庞大的航运规模背后，海运事故仍时有发生，因此造成了巨大的财产损失和人命伤亡。据统计超过80%的航运事故都与人为因素有关，因此有效提高船舶的自动化程度，进一步减少人为因素对船舶的影响，对提高船舶的安全性尤为重要。此外，随着科技的进步，船舶的高度自动化成为理论研究前沿，掌握更高的船舶自动化技术能够在世界航运中占据更有利的地位。 船舶自动避碰作为船舶自动化的重要组成部分和关键技术之一，受到了广泛关注。本文系统梳理了国内外船舶自动避碰技术的发展历程，着重对人工势场法在船舶自动避碰中的应用进行了研究与分析，并对其存在的问题进行了改进。论文的主要内容如下： (1)根据1972年国际海上避碰规则和航海实践，对典型的三种船舶会遇局面——对遇局面、交叉相遇局面和追越局面进行了定量划分，以本船为中心，将本船附近海域划分为6个区域，分析了每个区域内的会遇态势。分析了原有碰撞危险度模型的不足，将距离判断因子加入到空间碰撞危险度隶属度函数中，避免了空间碰撞危险度和时间碰撞危险度取大带来的船舶碰撞危险度突变的问题，从而也避免了两者取小带来的避碰时机过晚的问题。 (2)分析了传统人工势场法的不足，针对其不能判断会遇态势和紧迫局面，对人工势场法进行了改进。重新构建了斥力势场，将船舶会遇态势及改进的船舶碰撞危险度评价指标引入到人工势场法中，通过船舶之间相对方位来判断船舶的避让责任并限定避让措施。以改进的船舶碰撞危险度评价指标作为行动准则，判断是否产生碰撞危险及紧迫局面等，以此指导船舶采取避让措施。 (3)对船舶对遇、交叉相遇和追越三种典型会遇局面以及多船多障碍物的复杂局面进行了仿真实验。实验结果表明本文所提出的改进人工势场法能够较为清晰地判断避让责任和紧迫局面，所规划的船舶避让措施更加符合1972年国际海上避碰规则的要求，对不协调的避碰行动具有快速反应和处理的能力。 |
| 作者： | 李学健 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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