船舶三维管路智能布局优化算法

针对船舶在三维环境下管路布局约束多,工程规则难以量化,难以确定合适的优化评价函数等问题,提出一种新的船舶管路自动布局方法。首先,采用轴平行包围盒法(AABB)对船体和船内设备进行简化,将其离散成空间节点并赋予初始信息素和能量值,对空间障碍物进行标记,并对主要的敷管规则给出了具体的量化形式;其次,将快速扩展随机树(RRT)算法和蚁群优化(ACO)算法进行结合,引入方向选择策略、避障策略和变步长策略,提升了算法搜索效率和成功率,通过建立优化评价函数,利用ACO对路径进行循环迭代优化,以期得到满足工程规则的综合最优解;最后,采用计算机模拟的船舱空间布局环境进行管路自动敷设仿真实验,验证了所提方法的有效性和实用性。

融合COLREGs的水上交通场景认知建模

为实现国际海上避碰规则(COLREGs)场景的语义表达与推理,让船舶具备类人的水上交通场景理解与推理能力,提出一种融合COLREGs的场景认知计算建模方法。基于COLREGs水上交通场景的语义描述,将水上交通场景解析为时间、对象、属性、关系、行为、事件等要素相互作用的综合体,构建水上交通场景的概念模型;采用本体建模实现COLREGs场景概念模型的结构化表达;通过定义语义计算操作函数和触发集搭建COLREGs场景认知计算框架,进而提出一种基于逻辑推理的场景认知计算方法。选取厦门港环境和船舶AIS数据,在场景语义抽取的基础上对COLREGs场景认知模型进行案例验证,结果表明:相对于数据驱动的方法,所提模型能够对场景中的对象属性、船舶行为、事件等进行描述和语义计算,并能更好地支持场景中各类要素相关知识的获取与查询。研究提出的场景认知建模方法对于船舶实现规则约束下的场景自主认知具有可行性和有效性。