一种针对船舶自动避碰算法召回测试的事故场景预测方法

在对船舶自动避碰算法进行仿真测试过程中发现缺陷并改进之后,需进行召回测试以验证改进的有效性,而随着被测算法的水平逐步提升,测试场景逐渐复杂,进行召回测试时难以设计更全面的测试场景。对此,提出一种能根据历史测试数据对新场景进行事故预测的卷积神经网络模型。通过该模型筛选出的场景与历史上发生过的事故场景属于同类,能支持更全面且有针对性的召回测试。在特征建模过程中,对测试场景进行9通道建模,以将场景信息表达为模型能识别的张量结构;在样本收集过程中,提出平行场景的方法,进行1次测试可收集到多组样本。在多样复杂场景中采用该预测方法对一种事故率为6.2%的被测避碰算法进行试验,结果发现该方法训练的模型从所有新的随机场景中筛选出24.9%的样本,这些筛出的场景以91.8%的概率覆盖所有事故场景。

基于遗传算法的船用雷达标绘功能优化仿真

为了解决雷达人工标绘耗时、难以数字化且非最优问题以及“试操船”功能依赖于操作人员主观调参以动态确定避碰方案的不确定性和非最优性且无法提供复航时机的问题,提出一种可行的多变量、单目标优化方法。基于雷达现有ARPA功能提供的目标运动要素及碰撞参数(DCPA和TCPA),以延迟时间、避让航向和时间、复航航向和时间为优化对象,以船舶绕航距离最短为优化目标,考虑避碰规则要求和基于标绘原理构建约束条件,建立雷达自动标绘功能优化模型,利用遗传算法完成模型求解并进行仿真实验验证。实验结果表明,建立的优化模型在对遇、交叉相遇和追越等局面下均可生成最优标绘避让方案。该方法建立了人工标绘原理的优化模型,实现自动试操船(即雷达全自动标绘)功能,可应用于雷达模拟器及真机,有效完善其依靠目标跟踪和试操船进行辅助避碰的功能,对使用雷达进行避碰操作具有一定的指导意义,同时可用于船舶避碰路径规划、辅助船舶自主避碰策略的制定。

船舶自动舵和自动避碰算法仿真测试平台的研究

采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法,存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器,研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构、系统功能、接口设计,并以船舶航迹保持算法为例仿真测试了该算法对一艘商船的控制效果。该平台已成功应用于船舶自动舵和自动避碰算法的测试。

船舶自动避碰仿真平台的构建与测试方法研究

船舶避碰智能决策的自动生成是实现船舶自动避碰的关键技术之一,如何利用船舶操纵模拟器技术来检验现阶段的研究成果是值得研究的课题。根据船舶避碰智能化方法的研究现状,简述船舶避碰智能自动化方法的基本思想;着重论述基于船舶操纵模拟器技术的“航行安全及自动避碰(NSACA)仿真测试平台”的构建及其实现船舶自动避碰仿真试验的方法;并列举一个典型的仿真试验示例加以分析。试验结果表明:该平台已实现了宽水域船舶避碰决策自动生成与避碰过程自动监控的测试,不失为一种行之有效的测试方法;与实船试验相比,这种测试方法具有灵活高效、安全性和经济性等优点。

基于人工智能和软计算的船舶自动避碰决策算法

为减少或避免人为失误导致的船舶碰撞事故,保证船舶安全航行,对自动避碰系统进行深入研究,其中船舶自动避碰决策算法是一个重要问题。对此,综述专家系统、模糊逻辑、神经网络、进化计算、群智能及免疫算法等人工智能和软计算方法在该领域中的应用,并对相关研究成果进行分类整理和不足分析,指出人工智能和软计算方法应用于船舶智能避碰决策算法中的研究方向。

自由飞行下基于贝叶斯网络的碰撞风险研究

为研究自由飞行条件下给定间距的飞机碰撞风险评估问题,通过分析自由飞行下的飞机碰撞过程,分解碰撞事故发生过程,将与碰撞密切相关的风险因素或过程事件视为节点,并确定节点之间的关系,建立自由飞行状态下基于贝叶斯网络的碰撞风险模型;利用传统的位置误差模型,以及最大期望(EM)算法,求解节点事件的先验概率,导入贝叶斯网络模型,求得2架飞机碰撞风险。算例结果表明,用该模型计算出的碰撞风险与实际情况相符,算例中飞机之间保持8 n mile的间距是安全的;利用该模型可在满足安全目标水平条件下缩小最小安全间距,提高空域利用率。

基于模拟退火算法的部署图点军标自动避让

一种解决部署图点军标冲突问题的方案,将部署图点军标避让抽象成空间竞争的组合优化问题。首先为每个点军标设置5个备选标绘位置,然后为每个备选位置以及冲突情况建立评价函数,从而建立整幅部署图的标绘质量评价模型,最后利用模拟退火算法对评价函数值进行迭代优化,得到令人满意的标绘结果,表明该方案有效。

基于协商的船舶避碰仿真系统的设计及分析

介绍了以互利和全局较优为目标,从一个更为人性化和实用化的角度来解决船舶避碰问题的基于协商的船舶避碰理论,给出了为实验验证该理论而实现的仿真系统的设计,并通过模拟数据对该理论进行可行性验证和分析。验证结果分析表明:协商避碰基本是可行的,即两船在不同的会遇态势下通过协商可以得到安全并且比让路船单独避让的方案更经济的整体避碰方案,协商数学模型的一些关键参数的取值对协商过程及结果的影响符合理论预期。

双通道式车辆事故自动呼救系统的触发算法设计

针对传统的车辆事故自动呼救系统在安全气囊的传感灰度区存在不触发的问题,设计一个独立于安全气囊点火信号的算法通道,以保证汽车发生碰撞后安全气囊未正常触发的情况下仍能发送呼救信号,让乘员及时得到救援,提高紧急呼救系统的安全可靠性。首先给出所设计的双通道式车辆事故自动呼救系统的决策过程,然后利用比功率算法和移动窗积分算法分别对安全气囊通道触发算法和独立通道触发算法进行设计,最后通过台车模拟碰撞试验验证所设计算法的可靠性,结果证明,所设计的双通道式触发算法可以有效降低车辆紧急呼救系统的不触发率。

飞机对地自动防撞系统仿真研究

当高性能飞机飞行在高过载或复杂地面环境条件下,飞行员产生的意识丧失或对空间位置及姿态的误判将会造成机毁人亡的严重事故。飞机的自动防撞技术(ACAT)是避免该类事故发生的最有效途径。介绍了飞机对地自动防撞技术的发展,以及对地自动防撞系统(Auto GCAS)的功能要求和原理,并给出了对地自动防撞系统(Auto GCAS)的构成、防撞算法的结构。为了直观地研究飞机对地自动防撞系统,提出了基于MATLAB与AVDS飞行仿真软件相结合的仿真验证系统。系统利用MATLAB与AVDS仿真软件的可视化仿真技术显示飞机对地自动防撞系统飞行仿真效果。仿真结果表明,该仿真系统具有良好的实用性,具有一定的应用价值。

基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法

[目的]提出一种实现无人水面艇(USV)在高速航行时自动规避障碍物的方法。[方法]将双向搜索树(B i-RRT)算法与速度障碍法相结合,得到基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法。针对Bi-RRT算法扩展操作中父节点延伸方向位于锥形碰撞区内的情况,提出避碰危险度系数与障碍物排斥向量,使父节点延伸方向有远离障碍物中心的趋势。同时,针对算法实时性问题,提出两棵搜索树并行延伸扩展的方式,以及当父节点延伸方向位于锥形碰撞区外时触发的目标吸引向量,以加速算法收敛。[结果]结果显示,采用上述改进方法设计的算法搜索树延伸失败次数降低,规划的避碰路径短且更加平滑。[结论]该改进Bi-RRT算法实时性强、路径规划质量高,对实际工程应用有重要意义。

自动驾驶汽车自动紧急避撞测试与评价方法研究

自动驾驶汽车的测试与评价方法对于自动驾驶汽车的快速发展具有重要作用。安全是自动驾驶汽车发展的首要前提,自动紧急避撞是保障自动驾驶汽车行驶安全的重要功能。文章首先分析了自动紧急避撞功能的典型测试场景;其次,基于典型测试场景,研究了自动紧急避撞功能的测试与评价方法;最后,根据提出的测试与评价方法对自动驾驶汽车自动紧急避撞功能进行了实际的案例分析。

基于单片机的智能小车防撞系统设计

针对传统智能小车运行时速度较快,冲出赛道撞向障碍物时易造成车身及传感器损害的缺点,本系统对弯道识别及进出十字路口算法进行优化,并设计了防撞系统.所设计的寻迹系统提高了智能小车行驶车速和过弯道稳定性;防撞系统可使智能小车在撞向障碍物之前自动停车,保护了车身及各传感器的安全.

混合智能系统在船舶自动避碰决策中的应用

为减少或避免由于人为失误导致的船舶碰撞事故,促进船舶航行安全,船舶自动避碰系统的研究正在逐渐深入,其中船舶自动避碰决策算法是关键.综述了模糊神经网络、混合专家系统、软硬计算混合系统、综合性仿人智能系统在该领域的应用,并对相关研究成果进行分类整理、分析不足,指出混合智能应用于船舶自动避碰决策算法中的研究方向.