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近年来,智能船成为国际海事界研究的新热点,《智能船舶规范》和《智能船舶发展行动计划》均将具备自主航行避碰能力的智能航行系统视为智能船研究需突破的关键技术之一;碰撞也是导致海上人员伤亡的主要船舶事故类型,在所有海上航行事故中占有主要比例。基于以上背景,本文以开阔水域为研究对象,开展船舶碰撞危险辨识及航行策略分析方法研究,拟为船舶智能航行系统研发以及船舶避碰研究提供一种新的思路。具体研究内容如下:(1)针对传统碰撞危险辨识方法目标船参数考虑不全面以及在不同会遇局面下采用相同安全会遇距离的缺陷,构建了基于船舶领域模型的船舶碰撞危险辨识方法。选取Kijima模型界定船舶安全会遇范围,提出一种新的船舶碰撞危险辨识决策参数:相对运动航向上边界(φR_Up)和下边界(φR_Low),并推导出决策参数的求解方法;结合Kijima模型几何形状对船舶安全会遇范围进行区域划分,通过比对各区域目标船相对运动航向(φR)与边界相对运动航向的数值关系,实现船舶间碰撞危险的有效辨识。(2)将船舶航行决策视为一种多目标优化求解问题,构建一种考虑船舶航行安全性、《国际海上避碰规则》符合性、避让过程经济性的适应度函数模型,选择自适应遗传算法作为基础算法进行船舶航行策略求解。为解决自适应遗传算法不稳定收敛和易陷入局部最优值的缺陷,提出在传统算法中引入最优保存和Metropolis准则的改进策略,选择Shubert函数作为测试函数,验证了提出改进策略的有效性。(3)利用构建的基于船舶领域模型的碰撞危险辨识方法和基于改进自适应遗传算法的船舶航行决策模型,分别构建了单船会遇和多船会遇情况下的船舶碰撞危险辨识和航行决策流程,并设置船舶会遇案例场景进行实验验证,通过比对危险辨识结果、本船和目标船的轨迹变化、船舶间距离和安全会遇距离的关系和避让过程产生的航程损失,验证了本文构建的方法能够对船舶间的碰撞危险准确识别,提出的航行策略能够实现对目标船的安全避让。面向智能船及海上交通安全保障需求,本文研究的开阔水域船舶碰撞危险辨识方法及航行策略分析流程,对于保障海上航行船舶的安全高效航行能够起到辅助支持作用。