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近年来,随着我国大力推进海洋经济发展,海上运输日益繁忙,港口水域船舶趋向大型化、高速化、密集化,这无疑给港口VTS监控中心带来巨大的压力。VTS系统能够监视船舶动态并能对船舶提供信息、建议或指令,它能有效的控制交通流,使船舶交通事故风险减至最小。但目前我国VTS提供的交管服务非常依赖人工经验、人工决策,随着港口交通局面日益复杂化与计算机技术的飞速发展,丰富VTS系统功能,为人工决策提供系统支持已成为必然趋势。元胞自动机技术是起源于计算机科学技术领域的新技术,元胞自动机结构简单,演化规则灵活,它可以通过大量简单的、离散的元件相互作用模拟出丰富而复杂的现象。基于元胞自动机思想的港口水域交通流模型还处于初级阶段。本文充分考虑定线制航道内船舶行为的分类,并结合船舶领域建立了基于元胞自动机思想的港口航道交通预测模型,并基于模型仿真预测结果,建立VTS决策支持模型,为VTS监管人员的决策做出支持。本文主要研究内容包括:1)分析船舶交通流的三要素;分析元胞自动机基本理论及道路交通流仿真中常用的四种元胞自动机交通流模型。为本文交通预测模型构建提供理论依据并理清思路。2)通过分析定线制航道内船舶交通行为,对元胞状态做出新的定义;建立元胞空间与航道实际地理位置、布局的映射,并将航道内实际船舶船位、交通行为作为模型初始交通流;结合船舶领域模型提出元胞邻居的定义,建立元胞邻域模型;对模型参数进行确定;最后制定考虑港口航道实际交通情形的更新规则进行仿真预测分析。3)基于预测模型的预测结果,制定VTS决策支持模型。通过设计VTS平台对目标船仿真的接口,可将目标船加入航道交通预测模型;然后确定危险度评价模型,对预测结果进行危险度评价,并以此对VTS监管人员决策做出支持。4)对厦门港主航道进行VTS决策支持实例应用,对模型进行仿真检验,结果证明该模型可以提供较合理的船舶交通预测数据,并可根据危险度评价,为VTS监管人员提供辅助决策信息。