基于四元船舶领域和避碰规则的碰撞危险度模型
发布时间：2021-02-11 14:06
目前,船舶碰撞危险度的评价多基于各类船舶领域模型,缺乏对海上避碰规则这一因素的考虑。为此,基于四元船舶领域和海上避碰规则对船舶碰撞危险度模糊评价模型进行了改进。模型在计算碰撞危险度时,考虑了本船是否侵入目标船船舶领域的这一情况,并将本船作为直航船时的是否处于紧迫局面这一状况融入到了碰撞危险度评价中。使用MATLAB进行了仿真实验,结果表明改进的模糊评价模型能计算出更符合海上实情且满足海上避碰规则的碰撞危险度,为后续避碰决策研究提供更为准确的数据。
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
四元船舶领域示意图
甏??傲煊蚴且阅勘甏???悖?船首向为x轴正方向，垂直于船首向向右方向为y轴正方向建立坐标系。需以此坐标系进行计算，所以本船相对于目标船的相对运动线方程为：RTO1O1RTxcoty(yxcot（15）根据前文所述领域边界方程可得目标船船舶领域边界方程：2O1foreaft2starbport2,1sng(1sng)21sng(1sng)10sng1010sng10xfxyxRxRyyRyRxxxyyy，，≥，，≥＜＜（16）如图3所示，当船舶会侵入他船船舶领域时其相对运动线会与船舶领域边界产生交点，所以通过计算本船对目标船相对运动线与目标船船舶领域边界方程的是否存在交点，可以判断本船是否会侵入目标船的船舶领域。图3相对运动线侵入船舶领域边界示意图同理，以本船为原点建立坐标系，通过坐标转换得到目标船相对于本船的相对运动线方程，可计算目标船与本船的相对运动线与本船船舶领域边界方程的是否存在交点，来判断目标船船是否会侵入本船的船舶领域。常用的模糊评价模型，以DCPA、TCPA、船速比、目标船距离、方位为基础评估参数。分别计算出各参数危险隶属函数：CPAdk、CPAtk、kk、kφ。本文对原有的模型进行改进，通过计算相对运动线与船舶领域边界方程的交点个数u1、u2是否为零（来保证本船在判断危险度和避碰时能判断本船是否会侵入目标船的船舶领域和目标船是否会侵入本船船舶领域。）对DCPA危险隶属函数进行改进。CPACPA11221CPA1CPA221CPA21|0|011180sin2220ddruurrkdrdrrrdr
基于四元船舶领域和避碰规则的碰撞危险度模型—374—TOF180p（22）TOTO0,(180)0360,(180)0p＜≥（23）如图4所示，对3种会遇局面划分界限：1）对遇局面：0°≤F≤5°或355°≤F＜360°，此时本船与目标船均为应采取避碰措施的船，正常计算碰撞危险度。2）交叉相遇局面A：5°＜F≤112.5°，此时本船为让路船，目标船为直航船，正常计算碰撞危险度。3）追越局面：112.5°＜F＜247.5°，此时本船为直航船，目标船为让路船，可以认为目标船的碰撞危险度为0，但根据文献[16]所规定有构成碰撞危险的两船已经接近到单凭一船已难以避免碰撞的局面称为紧迫局面，所以本文认为当CPA0,1dk时两船构成碰撞危险，当CPA0,1tk时两船已经近到一船采取措施已经难以避免碰撞，当CPA0,1dk且CPA0,1tk时认为是紧迫局面，此时本船需采取避让措施，应正常计算碰撞危险度。4）交叉相遇局面B：247.5°≤F＜355°，此时本船为直航船，目标船为让路船，可以认为目标船的碰撞危险度为0，但当CPA0,1dk且CPA0,1tk时认为是紧迫局面，此时本船需采取紧急避让，应正常计算碰撞危险度。图4会遇局面示意图考虑会遇与紧迫局面改进文献[15]的碰撞危险度计算模型：CPACPACPACPARKRKdtdtkksaaaaakqkk（24）CPACPACPACPACPACPACPACPA1,247.5355((0,1],(0,1])0,247.5355((0,1](0,1])1,112.5247.5((0,1],(0,1])0
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于最短避碰距离和碰撞危险度的避碰决策支持[J]. 刘冬冬,史国友,李伟峰,陈作桓,江健. 上海海事大学学报. 2018(01)
[2]遗传神经网络算法在船舶碰撞危险度确定中的应用[J]. 路泽永. 舰船科学技术. 2016(02)
[3]一种主观的船舶碰撞危险度评价模型[J]. 刘茹茹,胡勤友. 上海海事大学学报. 2012(01)
[4]基于模糊神经网络的一种船舶碰撞危险度计算方法[J]. 陈建华,陈红卫,刘科. 舰船科学技术. 2008(02)
[5]船舶碰撞危险度模型的构建[J]. 周江华,吴春杰. 宁波大学学报(理工版). 2004(01)
[6]船舶碰撞危险度的新模型[J]. 郑中义,吴兆麟. 大连海事大学学报. 2002(02)
[7]船舶碰撞危险度评判模型[J]. 严庆新. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2002(02)
[8]时间碰撞危险度及模型[J]. 吴兆麟,郑中义. 大连海事大学学报. 2001(02)
硕士论文
[1]基于船舶碰撞危险度的避碰决策研究[D]. 任鹏.大连海事大学 2015
[2]基于模糊综合评判的船舶碰撞危险度模型研究[D]. 章泽虎.大连海事大学 2012
本文编号：3029223
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
四元船舶领域示意图
甏??傲煊蚴且阅勘甏???悖?船首向为x轴正方向，垂直于船首向向右方向为y轴正方向建立坐标系。需以此坐标系进行计算，所以本船相对于目标船的相对运动线方程为：RTO1O1RTxcoty(yxcot（15）根据前文所述领域边界方程可得目标船船舶领域边界方程：2O1foreaft2starbport2,1sng(1sng)21sng(1sng)10sng1010sng10xfxyxRxRyyRyRxxxyyy，，≥，，≥＜＜（16）如图3所示，当船舶会侵入他船船舶领域时其相对运动线会与船舶领域边界产生交点，所以通过计算本船对目标船相对运动线与目标船船舶领域边界方程的是否存在交点，可以判断本船是否会侵入目标船的船舶领域。图3相对运动线侵入船舶领域边界示意图同理，以本船为原点建立坐标系，通过坐标转换得到目标船相对于本船的相对运动线方程，可计算目标船与本船的相对运动线与本船船舶领域边界方程的是否存在交点，来判断目标船船是否会侵入本船的船舶领域。常用的模糊评价模型，以DCPA、TCPA、船速比、目标船距离、方位为基础评估参数。分别计算出各参数危险隶属函数：CPAdk、CPAtk、kk、kφ。本文对原有的模型进行改进，通过计算相对运动线与船舶领域边界方程的交点个数u1、u2是否为零（来保证本船在判断危险度和避碰时能判断本船是否会侵入目标船的船舶领域和目标船是否会侵入本船船舶领域。）对DCPA危险隶属函数进行改进。CPACPA11221CPA1CPA221CPA21|0|011180sin2220ddruurrkdrdrrrdr
基于四元船舶领域和避碰规则的碰撞危险度模型—374—TOF180p（22）TOTO0,(180)0360,(180)0p＜≥（23）如图4所示，对3种会遇局面划分界限：1）对遇局面：0°≤F≤5°或355°≤F＜360°，此时本船与目标船均为应采取避碰措施的船，正常计算碰撞危险度。2）交叉相遇局面A：5°＜F≤112.5°，此时本船为让路船，目标船为直航船，正常计算碰撞危险度。3）追越局面：112.5°＜F＜247.5°，此时本船为直航船，目标船为让路船，可以认为目标船的碰撞危险度为0，但根据文献[16]所规定有构成碰撞危险的两船已经接近到单凭一船已难以避免碰撞的局面称为紧迫局面，所以本文认为当CPA0,1dk时两船构成碰撞危险，当CPA0,1tk时两船已经近到一船采取措施已经难以避免碰撞，当CPA0,1dk且CPA0,1tk时认为是紧迫局面，此时本船需采取避让措施，应正常计算碰撞危险度。4）交叉相遇局面B：247.5°≤F＜355°，此时本船为直航船，目标船为让路船，可以认为目标船的碰撞危险度为0，但当CPA0,1dk且CPA0,1tk时认为是紧迫局面，此时本船需采取紧急避让，应正常计算碰撞危险度。图4会遇局面示意图考虑会遇与紧迫局面改进文献[15]的碰撞危险度计算模型：CPACPACPACPARKRKdtdtkksaaaaakqkk（24）CPACPACPACPACPACPACPACPA1,247.5355((0,1],(0,1])0,247.5355((0,1](0,1])1,112.5247.5((0,1],(0,1])0
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于最短避碰距离和碰撞危险度的避碰决策支持[J]. 刘冬冬,史国友,李伟峰,陈作桓,江健. 上海海事大学学报. 2018(01)
[2]遗传神经网络算法在船舶碰撞危险度确定中的应用[J]. 路泽永. 舰船科学技术. 2016(02)
[3]一种主观的船舶碰撞危险度评价模型[J]. 刘茹茹,胡勤友. 上海海事大学学报. 2012(01)
[4]基于模糊神经网络的一种船舶碰撞危险度计算方法[J]. 陈建华,陈红卫,刘科. 舰船科学技术. 2008(02)
[5]船舶碰撞危险度模型的构建[J]. 周江华,吴春杰. 宁波大学学报(理工版). 2004(01)
[6]船舶碰撞危险度的新模型[J]. 郑中义,吴兆麟. 大连海事大学学报. 2002(02)
[7]船舶碰撞危险度评判模型[J]. 严庆新. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2002(02)
[8]时间碰撞危险度及模型[J]. 吴兆麟,郑中义. 大连海事大学学报. 2001(02)
硕士论文
[1]基于船舶碰撞危险度的避碰决策研究[D]. 任鹏.大连海事大学 2015
[2]基于模糊综合评判的船舶碰撞危险度模型研究[D]. 章泽虎.大连海事大学 2012
本文编号：3029223
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