开阔水域船舶智能动态避碰决策研究

发布时间：2020-04-19 18:12

【摘要】：随着中国制造2025计划提出,工信部积极推进智能船舶的发展,于2016年设立了“智能船舶1.0研发专项”,目标是在现代互联网技术的基础上,构建统一的网络平台和信息平台,开展智能船舶共性技术、关键设备及系统开发,完成具备船舶综合能效管理、设备运行及维护、自动驾驶辅助决策和船岸一体化通信管理等功能的中国智能船舶1.0的研制。目前船舶领域的技术发展远远落后于汽车、飞机等领域的,这极大地影响了海上航行的安全,尤其是船舶避让行为的决策主要依靠船员经验,具有很大的不确定性。本文以开阔水域智能船舶避碰的决策算法为主要研究对象,提出了一种多船会遇情况下避碰航线规划的方法,并进行了仿真验证。首先,对船舶避碰领域的知识进行分析。研究开阔水域中船舶避碰的过程和船舶避碰决策的基本原理;分析两船会遇时会遇态势的判断、安全会遇距离,并在对船舶相对运动参数研究的基础上,分析船舶采取转向避让措施对会遇态势的影响;简要分析多船会遇情况下的避让决策。然后,对可应用于智能船舶避碰决策的算法进行比较。对船舶避碰问题进行分析,提出了传统避碰系统的缺点,并提出改良的避碰危险度分析方法;分析遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、人工鱼群算法这4种新型智能算法的基本原理、应用步骤和特点;应用Matlab软件对这4种算法的收敛速度、求解精度进行比较,分析各自的优缺点;结合船舶避碰过程的特点,提出应基于遗传算法研究船舶避碰决策算法。最后,研究基于遗传算法的船舶避碰决策算法。建立基于遗传算法的船舶避碰模型,分析遗传因子结构及编码方式,并在充分考虑避碰过程的安全性、经济性、规则符合度的基础上,设定遗传算法的目标函数和适应度函数;研究遗传算法对船舶避碰决策问题的操作手段和决策流程;在Visual C++6.0的开发环境下,设计基于遗传算法的船舶避碰系统,验证算法的可行性;并对遗传算法的参数进行优化,提高遗传算法的效果。
【图文】：

哈尔滨工程大学硕士学位论文的界面 Visual C++ 6.0 平台上，具有菜单栏、对话框、操作。首先对系统的界面做一个简单的介绍。如算法暂停设置遗传算法基本参数设置障碍船的置、船图 5.2 系统菜单栏的基本参数，弹出如图 5.3 所示的对话框。

图 5.4 设置障碍船基本参数的界面真的主界面如图 5.5 所示。图 5.5 避碰仿真主界面左下角的 S 点即起始点运动到右上角的 E 点即终止点，这两点时，本船将保持 45°的航向从起始点运动至终止点。当有障碍
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.82;U675.96

【参考文献】

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本文编号：2633591