基于遗传算法的船舶避碰决策研究

发布时间：2017-06-12 22:05

  本文关键词：基于遗传算法的船舶避碰决策研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机技术与信息技术的发展,航海领域的自动化和智能化研究成为航海科技工作者新的研究方向,研究船舶智能避碰系统目的就是寻求避碰局面下的最优避碰方案。遗传算法作为一种优化算法,在解决目标优化问题时,能够在求解速度和求取最优解中找到一个很好的平衡点。它以决策变量某种形式的编码为运算对象,从由众多方案组成的初始群体开始搜索,在搜索过程中能够自动获取和积累有关搜索空间的知识,并自适应地控制搜索过程。算法通过遗传操作算子产生新的种群,利用适应度函数评价种群中个体的优劣,通过不断的进化,能够求得最优解或较优解。本文尝试将遗传算法应用于船舶避碰决策研究,在众多的避碰方案中,综合考虑安全、经济和国际海上避碰规则等因素,寻求出较优的避碰方案。 本文首先分析国内外船舶智能避碰决策的现状,简单地阐述本课题的研究意义;第二章对船舶避碰的基本原理和船舶运动参数的计算方法进行分析,并分析避碰决策的目标和要求;第三章在阐述了遗传算法基本原理和特点的基础上,结合船舶避碰的原理,建立基于遗传算法的船舶避碰决策模型。该模型不仅充分考虑了船舶避让航线的安全性和经济性,而且考虑到避碰规则对船舶避碰的要求。设计三种基本的遗传操作算子对初始随机生成的众多避碰航线进行遗传操作,经过一定代数的进化,得出较优的避碰方案,并设计对算法的性能进行有效评价的方法。论文在第四章利用Visual C++对建立的基于遗传算法的船舶避碰模型进行实例仿真,通过对利用遗传算法求取的较优避让方案进行动态演示,检验结果的有效性,对结果进行一定的评价;最后,论文对课题的结论和不足之处进行总结,并对课题后继工作和值得研究的地方进行了讨论。 本文所建立的基于遗传算法的避碰仿真系统,调试通过,从系统运行的情况来看,所建立的模型基本正确,系统运行的效率高,能够迅速提供决策的方案,通过不断地对模型和遗传操作算子进行改进和完善,该系统可作为船舶避碰的辅助决策系统,为船舶避碰决策提供重要的依据。
【关键词】：船舶避碰 国际海上避碰规则 智能决策 遗传算法
【学位授予单位】：上海海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U675.96
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1．1 船舶避碰决策的研究现状8-10
• 1．1．1 国外船舶避碰决策的研究现状8-9
• 1．1．2 国内船舶避碰决策的研究现状9-10
• 1．2 避碰决策的研究方向及意义10-12
• 1．3 主要研究的内容12-14
• 第二章 船舶避碰的基本原理与船舶运动参数计算14-29
• 2．1 船舶避碰领域知识14-19
• 2．1．1 船舶避碰过程14-15
• 2．1．2 船舶会遇态势分析15-17
• 2．1．3 安全会遇距离17-18
• 2．1．4 避让责任18-19
• 2．2 船舶运动参数计算19-22
• 2．2．1 船舶相对运动参数计算19-20
• 2．2．2 本船改向对DCPA和TCPA的影响20-22
• 2．3 碰撞危险和碰撞危险度22-26
• 2．3．1 碰撞危险22-23
• 2．3．2 船舶碰撞危险度23-26
• 2．4 多船会遇避碰问题26-27
• 2．5 船舶避碰决策27-29
• 第三章 基于遗传算法的船舶避碰模型29-53
• 3．1 遗传算法的基本原理29-37
• 3．1．1 遗传算法概述29-30
• 3．1．2 遗传算法的基本概念30-31
• 3．1．3 遗传算法的基本原理31-36
• 3．1．4 遗传算法的特点36-37
• 3．1．5 遗传算法的应用37
• 3．2 基于遗传算法的避碰模型37-53
• 3．2．1 船舶避碰问题的遗传算法描述37-38
• 3．2．2 遗传因子结构及编码方式38-41
• 3．2．3 适应度函数41-45
• 3．2．4 遗传操作的过程45-48
• 3．2．5 算法流程与伪代码48-50
• 3．2．6 算法的性能评价50
• 3．2．7 遗传操作的概率对优化结果表明的影响50-51
• 3．2．8 船舶避碰的自适应遗传算法51-53
• 第四章 基于遗传算法的船舶避碰决策的仿真53-71
• 4．1 仿真系统界面介绍53-55
• 4．2 本船与两目标船会遇时避碰仿真55-68
• 4．2．1 本船与两目标船会遇时避碰方案55-60
• 4．2．2 以经验值进行种群初始化对结果的影响60-61
• 4．2．3 交叉概率对进化结果的影响分析61-64
• 4．2．4 变异概率对进化结果的影响分析64-68
• 4．2 本船与三个目标船会遇时避碰仿真68-71
• 第五章 结论与展望71-73
• 5．1 研究成果71-72
• 5．2 进一步的研究工作72-73
• 致谢73-74
• 附录A74-78
• 参考文献78-81

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张明铭;施朝健;;紧迫局面下船舶避碰的微分博弈方法[J];上海海事大学学报;2007年01期

2 黄猛;胡世安;张凤珍;唐琳;;基于遗传算法的海上目标态势仿真软件设计[J];现代电子技术;2010年20期

3 王则胜;施朝健;;基于改进的神经网络的船舶碰撞危险度的模型[J];中国航海;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 黄猛;胡世安;唐琳;;基于改进遗传算法的多舰船协同路径规划[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张丹;三峡回水变动区船舶航行路径优化及三维环境仿真研究[D];武汉理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈海山;基于航行计划信息的船舶自动协商避碰决策的研究[D];上海海事大学;2006年

2 周伟;宽水域船舶智能避碰决策算法验证及优化[D];集美大学;2011年

  本文关键词：基于遗传算法的船舶避碰决策研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：445025