港口水域船舶避碰避险决策机理研究

发布时间：2017-07-15 18:28

  本文关键词：港口水域船舶避碰避险决策机理研究

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【摘要】：随着90年开始VTS在我国逐步投入应用,港口水域内航行船舶的监管效率有明显成效,但相关统计资料显示,港口水域内船舶事故仍有发生,且船舶搁浅触礁和碰撞事故占多数,通过对厦门港VTS中心调研,因设备的碰撞及搁浅触礁危险预警机制不尽合理,值班人员根据经验判断压力大且具有一定主观性。为了提高危险预警的准确性及拓展前期开阔水域船舶拟人智能避碰决策(Personifying Intelligent Decision-making for Vessel Collision Avoidance,简称PIDVCA)的应用范围,针对港口水域的特殊性,需要研究适合于港口水域的船舶搁浅触礁危险预警及智能避碰避险决策模型及算法,本文主要研究工作如下:1、分析阐述船舶避碰避险决策机理。论述了船舶避碰避险决策原理,设计了避碰避险决策流程;运用预测复航限制时间概念及提出避让优先级等相关模型,初步提出复合避让决策模块研究思路其算法设计流程。2、船舶智能避险决策算法研究。针对现有海图数据检索矩型区域模型的不足,充分考虑船舶类型、尺度及其操纵性因素以及驾引人员避浅避礁(以下简称“避险”)通常做法,根据安全航迹带设计思路,利用几何分析方法,结合港口水域调查问卷结果,以不同舵角、不同改向角下的新航向距离和横距,构建适用于港口水域具有不同危险等级的搁浅触礁危险区域模型;在此基础上,通过定义船舶区域属性,研究船舶智能避险决策算法,将其集成到我校自主研发的船舶智能操控(Ship Intelligent Handle and Control,简称SIHC)仿真平台,通过仿真实验验证其合理性。3、港口水域船舶智能避碰决策模型及算法研究。基于前开阔水域PIDVCA基础模型,利用几何分析方法,考虑航道内航道线等约束条件,进一步优化了前期研究的港口水域船舶碰撞危险度模型,重点研究了港口水域船舶智能避碰决策模型及算法,利用VC++编程融入PIDVCA算法,以动态库的方式集成到SIHC仿真平台上,通过设置典型案例仿真验证模型及算法的合理性。4、船舶搁浅触礁危险预警模型及智能避碰避险决策算法的初步应用。将算法集成到SIHC仿真平台的目标船服务器,一方面作为VTS智能监管服务器终端的智能预警关键技术,初步实现碰撞及搁浅触礁危险预警智能显示及信息自动传递;另一方面使目标船服务器上的船舶在港口水域实现航迹自动保持、自动避碰及避险功能,即成为所谓的“模拟智能船舶”。
【关键词】：港口水域 搁浅触礁危险区域模型 智能避碰决策 智能避险决策 仿真验证
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U676.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题的研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究概况11-15
• 1.2.1 船舶智能避险研究现状11-12
• 1.2.2 船舶智能避碰决策研究现状12-14
• 1.2.3 VTS监管及发展现状14-15
• 1.3 论文主要研究内容和研究方法15-16
• 第2章 港口水域船舶避碰避险决策研究思路16-24
• 2.1 港口水域船舶避碰避险决策机理16-17
• 2.2 港口水域船舶避碰避险决策流程17-19
• 2.3 复合避让决策模块设计思路19-23
• 2.3.1 复合避让相关模型20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 港口水域船舶智能避险决策模型及算法24-38
• 3.1 船舶搁浅触礁危险预警模型24-29
• 3.1.1 安全水深阈值模型24-25
• 3.1.2 危险水深评判模型25
• 3.1.3 船舶搁浅触礁危险区域模型25-29
• 3.1.4 船舶搁浅触礁危险预警机制29
• 3.2 船舶智能避险决策算法29-35
• 3.2.1 船舶智能避险决策方法29-31
• 3.2.2 船舶智能避险决策流程31
• 3.2.3 港口水域船舶智能避险方案生成算法31-35
• 3.3 船舶智能避险决策模型算法仿真验证35-37
• 3.3.1 船舶智能避险决策模型验证35-36
• 3.3.2 船舶智能避险决策算法仿真验证36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 港口水域船舶智能避碰决策模型及算法38-56
• 4.1 船舶智能避碰理论基础38-44
• 4.1.1 目标船会遇属性划分38-39
• 4.1.2 船舶安全会遇距离39-40
• 4.1.3 港口水域船舶碰撞危险度相关模型40-44
• 4.1.4 PIDVCA算法44
• 4.2 港口水域船舶智能避碰决策方法44-47
• 4.2.1 目标船会遇区域特征45
• 4.2.2 两船处于同一航道内45-46
• 4.2.3 两船处于交叉局面46
• 4.2.4 两船处于航道交汇区46-47
• 4.3 港口水域船舶智能避碰决策算法47-49
• 4.3.1 避碰决策方案47-48
• 4.3.2 船舶智能避碰决策流程48-49
• 4.4 船舶智能避碰决策模型及算法仿真验证49-55
• 4.4.1 厦门港水域概况49
• 4.4.2 验证方案设计49-50
• 4.4.3 仿真实验及结果50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 船舶避碰避险决策算法的初步应用56-64
• 5.1 VTS智能监管服务终端系统构架及原理概述56-58
• 5.2 VTS智能监管应用关键技术初步实现58-61
• 5.2.1 预警信息智能显示58-60
• 5.2.2 预警信息自动播发60
• 5.2.3 预警模型合理性验证60-61
• 5.3 IVTS仿真平台模拟船舶航行智能化应用61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 论文总结及创新点64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录71-75
• 在学期间科研成果情况75

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本文编号：545197