船海协同模式下桥区水域船舶安全领域研究

针对现有桥区水域船舶领域模型对船舶自身因素和海域环境因素协同性弱问题,提出船海协同模式下的桥区水域船舶安全领域,以提高其适用性.通过分析船舶自身和桥区水域环境因素对船舶领域边界的影响,得到船舶与桥区动态水域环境信息协同模式下影响船舶安全的机理;基于已有船舶领域研究,引入船海协同的概念,通过确定桥区水域内水线面以上和以下的船舶领域模型,构建船海协同模式下的桥区水域船舶安全领域模型.应用建模软件,实例仿真显示了桥区水域航行船舶的安全领域边界,验证了构建船舶安全领域模型的三维性,并具有较好的动态可适用性,可为桥区水域船舶避碰决策提供参考.

基于安全等级的动态船舶安全领域模型研究

船舶安全领域模型是智能船舶避碰决策的关键环节,针对传统船舶安全领域模型在碰撞风险系数定量计算方面存在的局限性,以及在不同会遇态势下采取相同的静态模型,且未考虑多船同时会遇本船时模型变化的情况,提出一种考虑两种安全等级的动态船舶安全领域模型。结合船舶几何形状,综合考虑了会遇过程中目标船和本船的船速比、相对方位、两船距离、最近会遇距离、最近会遇时间5个因素,选取Kijima船舶安全领域模型界定两个安全等级的会遇范围,通过构建危险度隶属函数进行船舶碰撞的危险度评估。在此基础上,选取Gaussian函数为影响函数,将目标船的危险度代入影响函数,通过计算得出该船对安全领域模型各节点方向的分量。在多种不同的单船和多船的会遇态势下对模型进行仿真验证,结果表明:构建的船舶安全领域模型能有效识别目标船的碰撞危险度,可为智能船舶及自动避障航行系统研发提供技术支持。

人工鱼群算法的避碰路径规划决策支持

为了能够在海上交通出现复杂局面时及时提供预警,并给出碰撞决策,从而有效减轻值班人员的工作负担、保证船舶航行安全,结合国际海上避碰规则和船舶安全领域相关知识,以本船避让过程中前进的距离为目标函数,采用遗传算法和人工鱼群算法规划船舶避碰路径,提供最优的避让转向时机、安全避让角度、复航时间和复航角度。通过计算机仿真实验计算对遇、追越和交叉3种会遇态势下的避碰路径参数,并在ECDIS上进行动态显示。结果表明,所得避碰路径参数符合实际情况,规划的路径既安全又经济。运用该算法可有效优化避碰航路,并能给出最优的避碰决策参数。

基于细菌觅食算法的避碰航路优化研究

提出一种基于细菌觅食算法的避碰航路优化算法.该算法优化避碰参数包括避让转向时机、安全避让角度、复航时间和复航角度,细菌状态空间对应解空间.利用最近会遇距离和到达最近会遇点的时间,迭代计算趋化、繁殖和迁移算子,从而获得最优解.通过模拟仿真对遇、追越和交叉3种会遇态势,该算法可有效优化避碰航路,给出最优的避碰参数.该算法可为船舶避碰决策提供新的方法和思路.