内河渡船危险预警及避碰决策
发布时间：2021-01-02 09:18
为保证渡船安全航行,基于内河渡船驾驶员的经验,运用相对运动几何分析法建立内河渡船碰撞危险预警等级量化几何模型;结合专家避让操纵知识库,运用船舶拟人智能避碰决策（Personifying Intelligent Decision-Making for Vessel Collison Avoidance,PIDVCA）的基础模型和算法设计渡船预警和避碰决策算法流程。以镇扬汽渡船为例,在船舶智能操控仿真平台（Ship Intelligent Handle and Control,SIHC）上模拟镇扬汽渡船水域的交通流,进行仿真测试。仿真结果表明:该算法能实现镇扬汽渡船不同等级的碰撞危险预警,提供的避让决策符合规则和驾驶员的习惯。该方法可为内河渡船避碰避险决策系统开发提供理论基础,对确保渡船航行安全具有现实意义。
【文章来源】：中国航海. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
渡船实时dCPA变化曲线
以渡船航向(航迹向)为y轴方向建立几何坐标系。图1中:OS(Own Ship)为渡船TS(Target Ship)为(0,0),其坐标为(x,y);v0为渡船航速;vt为目标船航速;vr为目标船的相对航速;BA1为小角度改向并加速的渡船航速矢量;BA2和BA3分别对应中等角度改向变速和大角度改向变速的渡船航速矢量;以OS为圆心的最小圆半径SDAmin为临界碰撞距离;中间圆半径SDAL为临界安全会遇距离;最大圆半径SDAmax为最大安全会遇距离;RML为目标船相对于渡船的运动线;NRML1为改向变速之后的相对运动线;NRML′1为将NRML1平移到与SDAmax相切的相对运动线;NRML′1与RML的交点为TL1(x1,y1),该点为小角度该向并变速操纵的最晚转向点;NRML′2、NRML′3为对应中等角度变向变速和大角度变向变速之后的相对运动线平移之后(中等角度对应SDAL、大角度对应SDAmin)的相对运动线,交点为TL2(x2,y2)和TL3(x3,y3)。临界碰撞距离SDAmin为两会遇船舶在不避让的情况下安全通过的最小值,两船会遇小于该值就会发生碰撞。临界安全会遇距离SDAL为在SDAmin的基础上加上专家知识库中的安全富余量MS得到的数值,该值为渡船驾驶员对会遇局面是否存在危险的主观感受值,将其作为危险判断的阈值。将SDAL作为安全会遇距离SDA的内边界。当tCPA≥0且 | d CΡA |≤S DA L 时,表示渡船当前的会遇存在危险,之后才会进入危险等级的判断。SDAL为渡船在中等危险时的两船通过距离,其计算见式(1)。安全富余量需要根据当时的渡船与他船的会遇局面和他船的船速、大小、通过渡船艉部或艏部在专家知识库中选取。最大安全会遇距离SDAmax是在SDAL的基础上加上1次渡船操纵余量MS_c得到的,此距离为保证渡船避让他船时仍有1次操纵的余地,使两船能在SDAL外通过。将SDAmax作为安全会遇距离的外边界,即SDA∈(SDAL,SDAmax)。SDAmax为渡船在一般危险时两船通过的距离,其计算见式(2)。当渡船通过他船艏部时,MS_c的取值为渡船在一般危险时的操纵延迟量;当渡船通过他船艉部时,MS_c的取值为渡船在中等危险时的操纵延迟量。
渡船碰撞危险预警算法流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]特定水域避让操船经验的获取与验证[J]. 郭健,李丽娜,李国定,陈国权,高建杰. 广州航海学院学报. 2018(03)
[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]船舶拟人智能避碰决策理论的集成机器学习策略[J]. 李丽娜,王俊玲,陈国权. 信息与控制. 2011(03)
[4]船舶拟人智能避碰决策理论框架的研究[J]. 李丽娜,杨神化,熊振南,索永峰,陈国权,王俊玲. 中国航海. 2009(02)
[5]船舶避碰智能决策自动化研究[J]. 李丽娜,杨神化,曹宝根,李子富. 集美大学学报(自然科学版). 2006(02)
硕士论文
[1]镇扬汽渡水域船舶碰撞危险智能预警模型研究[D]. 高建杰.集美大学 2018
[2]港口水域船舶避碰避险决策机理研究[D]. 王鹏鲲.集美大学 2016
[3]港口水域船舶碰撞危险预警模型及应用[D]. 苏鹏.集美大学 2015
[4]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：2953097
【文章来源】：中国航海. 2020年03期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
渡船实时dCPA变化曲线
以渡船航向(航迹向)为y轴方向建立几何坐标系。图1中:OS(Own Ship)为渡船TS(Target Ship)为(0,0),其坐标为(x,y);v0为渡船航速;vt为目标船航速;vr为目标船的相对航速;BA1为小角度改向并加速的渡船航速矢量;BA2和BA3分别对应中等角度改向变速和大角度改向变速的渡船航速矢量;以OS为圆心的最小圆半径SDAmin为临界碰撞距离;中间圆半径SDAL为临界安全会遇距离;最大圆半径SDAmax为最大安全会遇距离;RML为目标船相对于渡船的运动线;NRML1为改向变速之后的相对运动线;NRML′1为将NRML1平移到与SDAmax相切的相对运动线;NRML′1与RML的交点为TL1(x1,y1),该点为小角度该向并变速操纵的最晚转向点;NRML′2、NRML′3为对应中等角度变向变速和大角度变向变速之后的相对运动线平移之后(中等角度对应SDAL、大角度对应SDAmin)的相对运动线,交点为TL2(x2,y2)和TL3(x3,y3)。临界碰撞距离SDAmin为两会遇船舶在不避让的情况下安全通过的最小值,两船会遇小于该值就会发生碰撞。临界安全会遇距离SDAL为在SDAmin的基础上加上专家知识库中的安全富余量MS得到的数值,该值为渡船驾驶员对会遇局面是否存在危险的主观感受值,将其作为危险判断的阈值。将SDAL作为安全会遇距离SDA的内边界。当tCPA≥0且 | d CΡA |≤S DA L 时,表示渡船当前的会遇存在危险,之后才会进入危险等级的判断。SDAL为渡船在中等危险时的两船通过距离,其计算见式(1)。安全富余量需要根据当时的渡船与他船的会遇局面和他船的船速、大小、通过渡船艉部或艏部在专家知识库中选取。最大安全会遇距离SDAmax是在SDAL的基础上加上1次渡船操纵余量MS_c得到的,此距离为保证渡船避让他船时仍有1次操纵的余地,使两船能在SDAL外通过。将SDAmax作为安全会遇距离的外边界,即SDA∈(SDAL,SDAmax)。SDAmax为渡船在一般危险时两船通过的距离,其计算见式(2)。当渡船通过他船艏部时,MS_c的取值为渡船在一般危险时的操纵延迟量;当渡船通过他船艉部时,MS_c的取值为渡船在中等危险时的操纵延迟量。
渡船碰撞危险预警算法流程
【参考文献】：
期刊论文
[1]特定水域避让操船经验的获取与验证[J]. 郭健,李丽娜,李国定,陈国权,高建杰. 广州航海学院学报. 2018(03)
[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]船舶拟人智能避碰决策理论的集成机器学习策略[J]. 李丽娜,王俊玲,陈国权. 信息与控制. 2011(03)
[4]船舶拟人智能避碰决策理论框架的研究[J]. 李丽娜,杨神化,熊振南,索永峰,陈国权,王俊玲. 中国航海. 2009(02)
[5]船舶避碰智能决策自动化研究[J]. 李丽娜,杨神化,曹宝根,李子富. 集美大学学报(自然科学版). 2006(02)
硕士论文
[1]镇扬汽渡水域船舶碰撞危险智能预警模型研究[D]. 高建杰.集美大学 2018
[2]港口水域船舶避碰避险决策机理研究[D]. 王鹏鲲.集美大学 2016
[3]港口水域船舶碰撞危险预警模型及应用[D]. 苏鹏.集美大学 2015
[4]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：2953097
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2953097.html
