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内河船舶操纵及避碰决策优化研究
| 论文题名： | 内河船舶操纵及避碰决策优化研究 |
| 关键词： | 内河航运;船舶操纵;碰撞危险;避碰路径优化;遗传退火算法 |
| 摘要： | 内河航运作为一种古老而又传统的交通运输方式，对保护环境，坚持可持续发展，不断提高人们的生活质量越来越显示出它的活力和优越性。但内河航运也面临着复杂的影响：内河船舶数量急剧增多，航行密度增大，内河船(队)的规模越来越大，并向着大型化、高速化方向发展。再加上内河航运环境的复杂多变：河道弯曲、水位涨落不定、跨江桥梁林立、不同航区航段的水文特征差异较大、船舶种类多、船舶设备参差不齐以及驾驶人员素质差异较大等，致使内河船舶操纵日趋困难。如果在内河发生水上交通事故，不仅会给国家和人民生命财产造成巨大损失，而且化学品船和油船等船舶的损坏还会造成当地水域大面积污染，随之带来不可估量的环境与社会问题。因此，如何防止船舶碰撞事故是内河船舶操纵及航行安全领域中一项亟需解决的研究课题。 作为内河船舶避碰决策优化研究的基础性工作，第2章对内河航行船舶的避碰操纵运动性能进行研究，首先根据一般船舶操纵运动数学模型，考虑内河航行环境影响，建立受风流及浅水影响的船舶操纵运动数学模型。在此基础上对内河船舶回转运动、Z型运动的情况进行了数值模拟，重点考虑受环境干扰因素影响下的内河船舶操纵运动，以及内河船舶避碰操纵的运动特点。 第3章对受内河航道限制影响的船舶碰撞危险进行分析，在此基础上，选取内河船舶碰撞危险综合评判指标，建立内河船舶碰撞危险综合评判模型，并运用模糊理论方法对船舶碰撞危险进行综合评判。 国内外在机器人及航天器路径规划方面做了大量的研究工作，提出了很多避碰优化思路及算法。第4章将借鉴这些研究成果，结合船舶航行安全问题的特点，运用传统和现代的优化方法探讨船舶避碰决策优化。 第5章对现有避碰空间模型进行分析，尝试建立一种新的避碰空间模型一船舶动态避碰空间模型(Ship Dynamic Collision Avoidance Space Model，SDCASM)，在此基础上提出一种将遗传算法与模拟退火算法相结合的新优化算法——遗传退火算法(Genetic Annealing Algorithm，GAA)用于避碰路径优化。 第6章运用所提出的算法模型对内河特殊航段船舶避碰问题进行研究，分别对内河弯曲航道、桥区水域及三叉河口航道的船舶避碰问题进行仿真试验。 研究成果可为内河船舶安全航行保驾护航，减少因人为失误而造成的船舶碰撞事故，为安全、畅通、快捷的内河航运提供良好的技术保障，促进我国内河航运事业的蓬勃发展，推动经济的快速发展。 |
| 作者： | 程细得 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 刘祖源 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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