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原文传递基于ECDIS和AIS的船舶避碰辅助决策系统的研究

论文题名：	基于ECDIS和AIS的船舶避碰辅助决策系统的研究
关键词：	船舶避碰辅助决策系统;船载自动识别系统;电子海图;数学模型;计算机仿真
摘要：	随着国际贸易的发展，世界海运量迅速扩大，人们为了提高船舶运输的安全性和经济性进行了船舶自动化方面的各种研究，其中通信导航系统作为船舶的一个重要组成部分在保障航海安全性方面起着极其重要的作用，各种通信导航设备也是不断地被研制出来并应用于船舶上。电子海图显示及信息系统（Electronic Chart Display andInformation System，简称ECDIS），是现代航海的一项新技术,它通过导航接口连接各种航海仪器，并对各航行的实时信息进行处理、综合显示，因此它在保障航行安全和提高航行工作效率等方面发挥着显著的作用。船载自动识别系统（ShipborneAutomatic Identification System，简称AIS）是一种可以传输大信息量、跨越障碍、抗天气影响、具有船岸、船船间信息联网的能力和近距离目标显示的海上通信系统。AIS系统不仅增强了船舶在海上航行中的相互识别能力，而且为海上交通安全的信息化管理提供了重要保障。而船舶避碰系统也是现代航海技术中重要的研究课题，它对于预防船舶间碰撞事故的发生，保证船舶安全航行发挥着十分重要的作用。开发一个有效的避碰辅助决策系统有助于减少或避免人为决策失误造成的航行事故。因此，本研究以电子海图显示与信息系统和船载自动识别系统作为船舶避碰决策系统的主要信息来源，结合船舶避碰原理，建立了一个船舶避碰辅助决策系统，以期为海上安全航行提供有力的保障。本文的主要工作如下：首先，本文介绍了电子海图的数据组织形式及显示特征，电子海图的特点及应用趋势，电子海图显示与信息系统及国际标准和规范，即S-57(数字海道测量数据传输标准)和S-52(海图内容与显示规范)。并借鉴一些国内外对电子海图显示与信息系统的研究成果，概括出电子海图显示与信息的软硬件基本框架以及软硬件的选择。依据这个基本框架，在Visual C++6.0的软件环境下开发了电子海图显示与信息系统，并重点介绍了电子海图显示与信息系统各个功能模块的作用以及实现过程。其次，本文分析了船载自动识别系统的原理及其结构，给出结构框图。并对船载自动识别系统的各关键技术进行了归纳整理，尤其对AIS信息进行了深入的研究。利用各相关的国际技术规范，建构了一个AIS报文解码流程，对AIS报文进行了解码，并在Visual C++6.0的开发环境下建立一个AIS信息数据处理模块，最后实现了在所开发的电子海图系统上叠加显示了AIS信息。同时对各种AIS信息的设置进行处理，以方便用户。最后，本文将ECDIS和AIS提供的数据作为船舶避碰决策系统的可靠的动静态信息来源，同时依据《国际海上避碰规则》深入分析了船舶避碰原理，建立了船舶避碰辅助决策系统的推理机制。并建立了可行的安全会遇距离数学模型，同时利用Windows的API函数建立了矩形搜索区域进行海图数据库的搜索。依据设计理念，利用计算机技术开发了基于ECDIS系统和AIS系统的船舶避碰辅助决策系统。此船舶避碰辅助决策系统针对海上航行时各种典型的会遇局面进行了仿真。仿真表明该系统较可行。本文的研究仅针对广阔海域的船舶避碰决策。随着ECDIS技术、AIS技术的提高以及对船舶避碰理论进一步的深入研究，该课题将有助于船舶避碰决策系统研究思路的开阔，减少或避免人为决策失误造成的避碰事故；也为船舶自动避碰决策系统的建立打下一定的理论基础，有助于实现海上交通安全运输的智能化、一体化，从而保障船舶航行的安全、提高航运的效率。
作者：	邢春光
专业：	控制理论与控制工程
导师：	王直
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文