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多船会遇态势下船舶避碰路径规划研究
| 论文题名： | 多船会遇态势下船舶避碰路径规划研究 |
| 关键词： | 船舶避碰路径规划;多船会遇态势;速度障碍法;国际海上避碰规则 |
| 摘要： | 智能船舶是当前航运相关研究领域的热点，实现船舶自主航行是智能船舶研发的重要目标，而实现该功能应首先着力解决船舶自主避碰规划问题。多船会遇态势下船舶自主避碰规划问题的研究，需考虑《国际海上避碰规则》(《规则》)约束以及目标船舶之间可能出现不协调的行动等因素，是船舶自主避碰问题的难点，本文则针对该问题展开研究。 首先，本文综合考虑多艘会遇船舶的航向、航速、相对方位等因素，利用船舶碰撞危险度模型计算当前会遇船舶的碰撞危险度值，依据来船的碰撞危险度值将多船会遇避碰规划问题划分为多船与本船会遇但并非同时构成碰撞危险的一般多船避碰规划问题，以及多艘（多于一艘）目标船与本船同时构成碰撞危险的特殊多船避碰规划问题。然后，本文根据多船避碰规划问题的种类，结合《规则》的要求，分析不同多船避碰规划问题应该满足的约束条件。最后，本文建立船舶领域模型，对速度障碍法进行改进，并基于改进速度障碍法结合船舶领域模型以及《规则》对不同多船避碰问题的约束条件，设计一种适用不同多船会遇态势下的船舶避碰规划算法。其中，对速度障碍法的改进内容，本文作了如下工作：为兼容船舶领域模型，设计一种新型碰撞检测方法；为解决传统速度障碍法无法反馈全局信息的弊端，引入滚动窗口算法予以改进；避障动作中考虑了路径成本及偏航量因素，以避免出现大角度转向动作的出现。此外，为能够给出避让路径同时还能得到便于指导航行的航向航速曲线，引入三次B样条方法对单位窗口内的航向航速值作平滑处理。 为验证本文设计避碰规划系统的可行性，文末对两种不同会遇场景的多船会遇情况进行了模拟仿真避让，仿真结果表明，本文提出的多船避碰路径规划算法能够保证实验船舶采取的行动既能综合考虑当前航行环境内会遇船舶之间可能采取的行动对本船造成的影响，又能遵循《规则》的要求，安全避让所有周围船舶。 |
| 作者： | 孙亮 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 赵月林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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