船舶扩展式博弈避碰决策系统建立与仿真研究

发布时间：2017-08-10 20:11

  本文关键词：船舶扩展式博弈避碰决策系统建立与仿真研究

  更多相关文章： 船舶避碰 动态博弈 仿真 VC LibUIDK

【摘要】：近些年航运业发展很快,使得海上交通量不断增大,再加上船舶逐渐趋向大型化、高速化发展,直接或间接地提高了船舶碰撞的频率并增加了由碰撞所带来的经济损失。为了提高船舶安全性,就需要加强对船舶自动避碰的研究,促进船舶往自动化、智能化发展,从而减少船舶碰撞事故的发生,减少生命财产的损失。 船舶在避碰的过程中不仅要考虑安全性,还要考虑经济性,所谓经济性就是尽量减少船舶采取避碰行动所付出的代价。本文考虑用扩展式博弈这一数学方法决策出船舶避碰过程中应该采取的最优行动方案,将船舶避碰决策问题转化为船舶在有限通信辅助下与其他船舶进行博弈的过程,本文将这种博弈定性为完美信息动态博弈,并且是离散的、带有合作性质的博弈。 本文在深入研究船舶避碰机理的基础上考虑采用基于模糊综合评判的方法计算船舶碰撞危险度,将所计算出的当前局势下的船舶碰撞危险度作为船舶动态博弈避碰采取行动的依据。通过建立船舶动态避碰博弈模型,将船舶的自动避碰问题放在博弈论的框架下进行讨论,并设计船舶避碰博弈扩展树与算法,来求解船舶避碰行动组合序列。 为验证船舶动态避碰博弈模型的有效性,本文利用VC和LibUIDK等软件来实现船舶扩展式博弈避碰决策系统。针对两船的三种典型会遇态势分别进行了仿真,并且针对每种会遇态势都做了有、无《规则》约束的对比,仿真效果良好,验证了船舶动态避碰博弈模型的有效性,能够让两船能够动态协调避碰,并且在保证安全的前提下实现博弈收益最大化。 本文所研究的水域是开阔水域,适用于船舶过程中的碰撞危险形成阶段。所设计的程序具备友好性和可扩展性,并且在仿真上得到比较不错的效果,本文所做的工作将为后续研究多船动态博弈避碰的研究打下了基础。
【关键词】：船舶避碰 动态博弈 仿真 VC LibUIDK
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U675.96
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题背景10
• 1.2 自动避碰的国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论意义与应用价值12-13
• 1.4 本文的结构13-14
• 第2章 船舶避碰机理14-31
• 2.1 船舶避碰阶段划分14-16
• 2.2 船舶避碰过程16-18
• 2.3 安全会遇距离的计算18-21
• 2.4 DCPA和TCPA的计算21-25
• 2.5 会遇态势的划分25-27
• 2.5.1 追越25-26
• 2.5.2 对遇26
• 2.5.3 交叉会遇26-27
• 2.6 碰撞危险度的计算27-30
• 2.7 复航30
• 2.8 本章小结30-31
• 第3章 扩展式博弈31-40
• 3.1 博弈论概述31-33
• 3.1.1 博弈论31-32
• 3.1.2 博弈论的形成与发展32-33
• 3.2 博弈的分类33-34
• 3.2.1 完全信息博弈和不完全信息博弈33
• 3.2.2 静态博弈和动态博弈33
• 3.2.3 合作博弈和非合作博弈33-34
• 3.3 扩展式博弈34-35
• 3.4 博弈树与子博弈35-37
• 3.5 纳什均衡与子博弈精炼纳什均衡37-38
• 3.5.1 纳什均衡37-38
• 3.5.2 子博弈精炼纳什均衡38
• 3.6 船舶的避碰博弈性质38-39
• 3.7 本章小结39-40
• 第4章 扩展式博弈在船舶避碰上的应用与算法研究40-52
• 4.1 船舶动态避碰博弈模型40-43
• 4.2 最优行动选择43-44
• 4.3 船舶动态博弈44-45
• 4.4 船舶避碰博弈树45-47
• 4.5 船舶避碰博弈树的扩展及求解47-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 系统实现与仿真52-72
• 5.1 系统开发环境及工具介绍52
• 5.2 GDI+52-54
• 5.3 系统建立54-55
• 5.4 界面设计55-57
• 5.5 仿真57-71
• 5.5.1 对遇局面仿真58-63
• 5.5.2 交叉会遇仿真63-67
• 5.5.3 追越局面仿真67-71
• 5.6 本章小结71-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 6.1 本文总结72-73
• 6.2 进一步的工作73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵劲松;宋淑华;;船舶驾驶员主观碰撞危险度的测度[J];大连海运学院学报;1990年01期

2 史国友,贾传荧;航海模拟器中DCPA TCPA的算法[J];大连海事大学学报;1999年03期

3 毕修颖,贾传荧,谷春国;最小安全会遇距离和注意会遇距离的确定[J];大连海事大学学报;2001年01期

4 郑中义,吴兆麟;船舶碰撞危险度的新模型[J];大连海事大学学报;2002年02期

5 刘正江,吴兆麟,严立;船舶避碰过程中人的可靠性分析[J];大连海事大学学报;2003年03期

6 刘德新,吴兆麟,贾传荧;船舶智能避碰决策与控制系统研究综述[J];大连海事大学学报;2003年03期

7 吴兆麟,刘德新,贾传荧;船舶智能避碰决策与控制系统总体结构[J];大连海事大学学报;2004年02期

8 杨盐生;船舶避碰动态系统数学模型的研究[J];大连海事大学学报;1995年01期

9 李光日;黄强;徐乾;李国栋;李敬;李敏;;基于碰撞危险度的仿人机器人动态避碰博弈策略[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年04期

10 马文耀;杨家轩;;基于细菌觅食算法的避碰航路优化研究[J];大连海事大学学报;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨神化;基于Multi-agent的船舶避碰决策支持系统[D];上海海事大学;2008年

2 许庆阳;危险模式人工免疫算法及其应用研究[D];大连海事大学;2010年

，

本文编号：652431