原文传递
基于改进粒子群算法的船舶自动避碰决策研究
| 论文题名： | 基于改进粒子群算法的船舶自动避碰决策研究 |
| 关键词： | 船舶碰撞危险度;最晚施舵点;多目标优化;改进粒子群算法 |
| 摘要： | 船舶碰撞事故不仅会造成重大的经济损失，还会导致海洋环境的污染，给人们的身体健康带来严重危害，而人为因素是导致船舶碰撞事故发生的首要因素，因此本文针对开阔水域中的船舶自动避碰决策进行研究。本文的主要研究成果如下所示： （1）详细概述了船舶避碰基本理论，结合《国际海上避碰规则》对船舶会遇态势进行划分。并对重点避让船舶的确定、船舶避碰参数的计算以及船舶碰撞危险度的计算作了详细说明。提出一种基于船舶航迹线计算最晚施舵点的方法，该方法综合考虑了船舶最小安全通过距离、操舵响应时间、两船速度、会遇态势、转向时间、进距、横距以及转向过程中船舶速度的下降，更加符合航海实际。 （2）介绍了粒子群算法的基本原理以及改进策略。针对粒子群算法易陷入局部最优、早熟收敛以及后期迭代速度慢等问题，通过引入遗传算法中杂交的概念对其进行改进，并利用自适应权重法对粒子群算法中的惯性权重进行动态调节，提出了一种新型的基于全局最优点动态调节惯性权重的杂交粒子群算法。 （3）构建了基于安全性、经济性、避碰规则以及避让时机的目标函数。由于目标函数之间的矛盾性，无法同时求得各目标函数的最优解，因此本文采用多目标优化方法中的线性加权法，赋予各目标函数一定的权重值，构建了船舶避碰决策总的目标函数F(x)，进而利用改进后的粒子群算法对F(x)进行求解。 （4）本文以Matlab2018a作为仿真平台，在开阔海域下，利用标准粒子群算法以及改进粒子群算法分别在对遇、交叉、追越三种经典会遇局面下对两船避碰问题做了算法对比仿真实验，最终得出改进粒子群的优化效果更好。最后，利用改进后的算法对三船会遇局面以及四船会遇局面进行仿真实验。根据仿真结果表明，基于全局最优点动态调节惯性权重的杂交粒子群算法能够有效的实现多船会遇态势下的船舶自动避碰。 |
| 作者： | 张帅 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 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 |
检索历史
应用推荐
