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《大连海事大学》 2000年
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船舶碰撞危险度及避碰决策模型的研究

毕修颖  
【摘要】: 船舶碰撞危险度和船舶避碰决策模型的研究一直是航海人员最关心的问题。目前,在这个领域还存在很多问题。如何有效地避免船舶碰撞,包括碰撞危险度、避碰的时机和行动的大小的确定?以及如何完成避碰系统的自动化和智能化,减轻船舶驾驶员的劳动强度和心理负担?迄今为止,还没有令航海人员普遍满意的有效方法,也是目前国内外航海界研究的热门课题。 研究船舶碰撞危险度的目的是为避碰决策提供依据。以前,我们只是通过观测到的目标船的原始数据,如距离和方位以及它们的变化情况,判断船舶是否存在碰撞危险,即是否有和目标船发生碰撞的可能。事实上,深入研究并处理这些观测数据,会得到意想不到的、有价值的信息。 论文首先在2002年将要开始实施的船舶自动识别系统(AIS)所能提供的准确目标船信息的基础上,研究本船相对于目标船的运动,定义DCPA的大小和符号,推导出船舶避碰数学模型,给出船舶最佳避让行动与时机,得出避让行动曲线图,并且明确最佳避让行动时机不是某个点,而是一个时间段。 然后,考察避碰过程中目标般对本船的威胁程度,给出船舶碰撞危险度模型的数学表达式,定义几个与碰撞危险度有关的距离的概念,运用模糊决策和模糊神经网络的方法确定船舶避碰危险度模型中用到的几个临界系数,说明系数的物理意义,运用曲线拟合和模型分解的方法建立该碰撞危险度模型,并要求它满足下面三个条件: (1)符合实际情况; (2)容易求出,特别是对于驾驶员来说,越简单直观越容易被接受; (3)能够用来指导船舶避碰行动。 第二,在船舶碰撞危险度的基础上,运用AIS系统提供的信息,建立一个新的动态避碰行动领域模型,该领域模型随船舶碰撞危险度阈值的选择变化,对于那些碰撞危险度为0的船舶,该领域模型不存在,并用实例说明其在船舶避碰决策过程中的应用。 最后,运用包括AIS系统提供的信息,以及般舶之间的通讯模式,提出一种协调式的分布式处理方法探讨觖决多船之间的避碰决策问题。 论文的创新点体现在以下4个方面: (1)考虑除了DCPA和TCPA以外的多种影响因素,运用模糊决策和模糊神经网络方法确定模糊系数,在此基础上提出一个符合实际情况的船舶碰撞危险度(CRI)模型; —— ((”‘” l) i S t g I)C()]id M) (f=<MJ川1 aX e“”’“‘““‘“““’“‘“‘)(勺1儿01且1*<uls*<uatte*du) D 厂(”h1)ist引)叭t*M阿) 其中,。是权系数,反映0O’A对Cm的影响,决定曲线沿纵轴力向变化的程度: k为待定系数,其含义是除了DCPA以外的其它因素对CRI的影响,是一个决定曲 线沿横轴方向变化的量;Dkt表示到目标船的距离;h。uN表示碰榆距离。; (幻 考察本船相对于目标船的运动,定义*以‘A的大小和符号,“寸此相关联, 得到一组避碰行为曲线,对于碰撞危险度达到规定阈值的船舶,给出最仟避让时 机与行动大小。 (3) 在船舶碰楼危险度的基础上,定义-个“船舶避碰行动领域”的概念, 建立了含船舶碰摔危险度(CRI)在内的动态的避碰行动领域模型,领域的大小随 mI的阈值而变化,上m1的目标没有此领域,并把这个模型应用到船舶避碰过 程中。 (4)在船舶具有完备的通讯模式的基础上,运用分布式处理方洽探讨解决多 船之间协调避碰抉策问题。 在文章的最后坏分,给山了4组在雷达椎拟阴卜的模拟实验例朴-个仿人文 验纵果,川’明H。。江卜卜门效性利”<川咄_.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:U675.9

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张敏;杨学辉;黎涛;;船桥碰撞预警研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年02期
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7 程细得;刘祖源;;内河三叉河口水域船舶避碰路径优化研究[J];船海工程;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
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2 毕修颖;;船舶转向避让时机与行动的确定及估算误差对其影响[A];中国航海科技优秀论文集(2010)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 程志友;交汇水域船舶交通冲突作用机理及控制研究[D];武汉理工大学;2011年
2 陈立家;海上多目标船智能避碰辅助决策研究[D];武汉理工大学;2011年
3 刘正江;船舶避碰过程中的人的可靠性分析[D];大连海事大学;2004年
4 程细得;内河船舶操纵及避碰决策优化研究[D];武汉理工大学;2007年
5 邱志雄;海上船舶碰撞搁浅危险监管方法的研究[D];大连海事大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军坡;基于模糊模式识别的碰撞危险度评判方法[D];大连海事大学;2011年
2 朱晓艳;移动VTS目标数学模型的建立与变换[D];大连海事大学;2011年
3 周伟;宽水域船舶智能避碰决策算法验证及优化[D];集美大学;2011年
4 程细得;船舶智能避碰专家系统研究及开发[D];武汉理工大学;2003年
5 吴羲晖;内河船舶避碰决策系统研究[D];武汉理工大学;2003年
6 王则胜;基于遗传算法的船舶避碰决策研究[D];上海海事大学;2005年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 张汝波,周宁,孙彩萍,顾国昌,张国印;基于遗传算法的水下智能机器人避碰行为学习[J];哈尔滨工程大学学报;1999年02期
5 秦妍,吴新垣;基于模糊多层感知机的模式分类方法的研究[J];舰船指挥控制系统;1997年01期
6 董立志,孙茂相,朱枫,董再励,尹朝万;基于实时障碍物预测的机器人运动规划[J];机器人;2000年01期
7 袁曾任,高明;在动态环境中移动机器人导航和避碰的一种新方法[J];机器人;2000年02期
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10 刘明俊,齐传新;船舶曲线运动特征及相关要素探讨[J];武汉交通科技大学学报;1998年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏业启,于中;酚醛树脂生产的微机自动控制系统[J];工程塑料应用;2000年05期
2 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 刘兴远,郭伟,林文修,杜文龙,易珂;重庆地区混凝土构件碳化规律的神经网络描述[J];四川建筑科学研究;2004年04期
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6 贾明涛;王海星;肖贵平;;铁路道口安全影响因素分析及对策[J];安全与环境学报;2006年06期
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9 闻学;刘新荣;易立;;神经网络反分析在柳山隧道中的应用[J];地下空间与工程学报;2009年05期
10 杨凤山,李颖宏,李正熙;混合PID的设计及仿真研究[J];北方工业大学学报;2003年03期
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1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 谭天晓;李红霞;;液体推进剂贮运可靠性评估及预测的模糊故障树方法研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
3 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孟庆金;权悦;景绍洪;;热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 裴玉龙;漆巍巍;张需鹏;;基于车辆损伤的不良汽车驾驶行为危险度分析[A];科技创新 绿色交通——第十一次全国城市道路交通学术会议论文集[C];2011年
6 韩统;董彦非;魏贤智;;多目标攻击中目标威胁评估的模糊综合评判[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 闫艳霞;李宏武;刘杰伟;冯伟;;颗粒镁喷吹氮气流量控制中BP神经网络整定PID控制器的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
8 邵珂;吴志刚;杨超;;基于神经模糊理论的阵风响应减缓控制律研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
9 叶萍;韩如成;;直接转矩控制系统智能开关状态选择器的应用与发展[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
10 胡林静;任小艺;;直升机实验模型的仿真研究[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
2 汤亮;基于综合效益评价的陶瓷产品全生命周期理论研究及应用[D];武汉理工大学;2010年
3 刘志军;电子证据完整性的几个关键技术研究[D];武汉大学;2009年
4 刘美玲;融合多元环境因子的水稻重金属污染水平遥感评估模型[D];中国地质大学(北京);2011年
5 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
6 杨铭;基于主动转向和横摆力矩控制的多轴车辆制动稳定性研究[D];吉林大学;2011年
7 张晓辉;云理论和数据挖掘在水上安全分析中的应用[D];大连海事大学;2011年
8 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
9 尹晓红;自动引导车运动分段控制技术研究[D];合肥工业大学;2011年
10 王云峰;硫化镍矿选矿过程模型及优化策略研究[D];兰州理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
3 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
4 杨书显;基于PSO算法的氧乐果合成过程建模与控制研究[D];郑州大学;2010年
5 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
6 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李长鹏;基于CSTR温度系统的模糊神经网络预测控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 孙凌丽;船舶运动的风浪影响建模与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王存刚;基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高佳,黄祥瑞;模糊数学在人误应激水平研究中的应用[J];北京科技大学学报;1997年06期
2 高佳,黄祥瑞;事故进程中操作人员决策的认知模型[J];北京科技大学学报;1997年06期
3 朱梅红;调查技能系列讲座之四——数据收集的方式与方法[J];北京统计;2002年04期
4 周昭明;盛子寅;冯悟时;;多用途货船的操纵性预报计算[J];船舶工程;1983年06期
5 张晓兔,刘祖源,张乐文;船舶避碰系统的智能化研究综述[J];船舶工程;2000年01期
6 陈刚,张圣坤;船舶结构碰撞与搁浅风险分析研究综述[J];船舶工程;2000年06期
7 李颖,田蔚风,金志华,陈志厦;一种新型的电子海图显示系统开发方案[J];船舶工程;2002年01期
8 李丽娜,任勤生,邵哲平;AIS在船舶自动避碰系统中的应用[J];船舶工程;2002年03期
9 朱志宇,刘维亭;基于地理信息系统的船舶避碰系统研究[J];船舶工程;2004年01期
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1 邹斌阳;倪国强;;浅谈信息融合技术在典型船舶避碰系统中的应用[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
2 应士君;施朝健;杨神化;;基于bayes模型的遗传算法在避碰航路设计中的应用[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛(交通运输工程学科)论文集(下册)[C];2005年
3 毕修颖;史国友;贾传荧;张卓;王佐;;船舶转向避让行动与时机曲线图的研究[A];2001航海技术现状与发展趋势论文集[C];2001年
4 石爱国;蔡烽;万林;张永胜;杨宝璋;;从一次雾中撞船事故看紧迫危险时操纵处置[A];中国航海学会2001年度学术交流会论文集[C];2001年
5 李丽娜;曾华岚;郑佳春;蒋漪;;船舶避安全判据量化模型的研究[A];2002航海实用新技术论文集[C];2002年
6 刘勇;;航海学(天文)教学中的几点探索[A];海船进江与航行安全保障论文集[C];2003年
7 刘德新;张吉平;王凤武;;船舶智能避碰决策系统中会遇局面决策模型[A];中国航海学会——2004年度学术交流会优秀论文集[C];2004年
8 侯建军;万林;王骁;杨宝璋;;研制船舶避碰自动化系统的新构想[A];海洋船舶避碰论文集[C];2005年
9 卓永强;姚杰;;船舶智能避碰决策支持系统[A];中国航海学会2005年度学术交流会优秀论文集[C];2005年
10 薛贤杰;李金龙;;船舶避碰智能决策支持系统[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵富强;基于PLS路径模型的顾客满意度测评研究[D];天津大学;2010年
2 陈立家;海上多目标船智能避碰辅助决策研究[D];武汉理工大学;2011年
3 郑中义;船舶自动避碰决策系统的研究[D];大连海事大学;2000年
4 孙立成;船舶避碰决策数学模型的研究[D];大连海事大学;2000年
5 邵哲平;海上交通安全评价模型及仿真应用的研究[D];大连海事大学;2001年
6 林盛;基于PLS结构方程模型的服务行业顾客满意度测评方法及应用研究[D];天津大学;2003年
7 张晓兔;基于B样条的三维船体水动力数值计算研究[D];武汉理工大学;2002年
8 文华;海运安全评价研究[D];武汉理工大学;2003年
9 陈宽民;城市交通系统理论分析与应用[D];长安大学;2003年
10 成卫;城市道路交通事故与交通冲突技术理论模型及方法研究[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 车军;船舶避碰人为因素分析与评价[D];大连理工大学;2010年
2 常会振;船载AIS信息精度分析及误差预警系统的研究[D];大连海事大学;2011年
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4 刘军坡;基于模糊模式识别的碰撞危险度评判方法[D];大连海事大学;2011年
5 刘剑;海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策[D];大连海事大学;2011年
6 郝军;船行波与复式防波堤的相互作用[D];大连理工大学;2001年
7 许臣峰;船舶航行搁浅海事的预防[D];大连海事大学;2000年
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9 左晓强;搁浅船舶安全性综合评判[D];大连海事大学;2000年
10 刘成勇;雷达模拟器评估体系研究及其计算机实现[D];武汉理工大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王桂军,姚洪滨,张志强;基于船舶旋回的变向避碰解算方法[J];大连海事大学学报;2003年03期
2 毕修颖,贾传荧,吴兆麟;船舶变速避让行动与时机的确定[J];大连海事大学学报;2004年01期
3 刘绍满;王宁;吴兆麟;;船舶领域研究综述[J];大连海事大学学报;2011年01期
4 李丽娜;陈国权;邵哲平;熊振南;杨神化;孙洪波;;船舶拟人智能避碰决策方法及其评价标准的构建[J];大连海事大学学报;2011年04期
5 魏伊;薛彦卓;;船舶自动避碰仿真研究[J];大连海事大学学报;2013年02期
6 马文耀;杨家轩;;基于细菌觅食算法的避碰航路优化研究[J];大连海事大学学报;2013年02期
7 徐东华;;综合安全评估中人的可靠性分析[J];世界海运;2006年01期
8 徐务农;边少锋;陈永冰;;舰船避碰系统研究综述[J];舰船科学技术;2008年03期
9 邹红兵;张涛;樊厚武;;深圳西部水域小型船舶航路方案设计研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2011年03期
10 何良德;姜晔;殷兆进;周博;唐晖;;内河船舶跟驰间距模型[J];交通运输工程学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 黄猛;胡世安;唐琳;;基于改进遗传算法的多舰船协同路径规划[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
2 王洪修;石侃;;人的因素对船舶航行安全影响及改善措施研究[A];船员综合素质与安全论文集[C];2005年
3 王骁;唐冲;蔡烽;石爱国;;基于海事调查数据的人为失误与碰撞事故关联度计算——应用灰色关联分析-主成分分析组合评判法[A];海洋船舶避碰论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡垚;综合安全评估关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
2 张晓辉;云理论和数据挖掘在水上安全分析中的应用[D];大连海事大学;2011年
3 高文宇;核电厂人因可靠性分析的几个问题研究[D];南华大学;2011年
4 谭志荣;长江干线船撞桥事件机理及风险评估方法集成研究[D];武汉理工大学;2011年
5 金珠;改进的支持向量机分类算法及其在煤矿人因事故安全评价中的应用[D];中国矿业大学;2011年
6 鲍君忠;面向综合安全评估的多属性专家决策模型研究[D];大连海事大学;2011年
7 张笛;枯水期长江通航风险评价和预测方法研究[D];武汉理工大学;2011年
8 程志友;交汇水域船舶交通冲突作用机理及控制研究[D];武汉理工大学;2011年
9 陈立家;海上多目标船智能避碰辅助决策研究[D];武汉理工大学;2011年
10 张丹;三峡回水变动区船舶航行路径优化及三维环境仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵景丽;基于排队论的沿海港口航道通过能力及服务水平研究[D];中国海洋大学;2010年
2 梁俊秀;基于贝叶斯网络的轨道交通系统人因可靠性定量分析方法研究[D];北京交通大学;2010年
3 王帅;面向Actor设计的无线传感器网络中机器人追逃博弈问题研究[D];昆明理工大学;2009年
4 饶思梁;内河航道尺度与通航能力关系研究[D];武汉理工大学;2011年
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6 吴行行;三峡库区滚装船运输安全人为因素指标体系研究[D];武汉理工大学;2011年
7 王结实;智能海上交通流模拟与交通环境定量评估研究[D];大连海事大学;2011年
8 杨田学;船舶碰撞风险分析研究[D];大连海事大学;2011年
9 闫化然;基于粗糙集的船舶碰撞受损的影响因素分析研究[D];大连海事大学;2011年
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【二级参考文献】
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7 郑中义,吴兆麟;船舶避碰的模糊决策[J];大连海事大学学报;1996年02期
8 姚杰,吴兆麟,方祥麟;船舶碰撞危险的模糊决策[J];大连水产学院学报;1998年02期
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【相似文献】
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3 周东平;评估碰撞危险度方法的探讨[J];上海海运学院学报;1997年03期
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5 周江华,吴春杰;船舶碰撞危险度模型的构建[J];宁波大学学报(理工版);2004年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵劲松;;使用可拓集合论确定海上船舶碰撞危险度的模型[A];中国航海学会优秀论文文摘及学术会议论文目次汇编(1990—1991)[C];1992年
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3 谢敬;傅卫平;杨静;;基于碰撞危险度的移动机器人避障模糊控制[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2002年
4 邱云明;;船舶航行碰撞危险度模型的构建[A];船舶航泊安全的新经验新技术论文集(上册)[C];2007年
5 程茂泰;曹之新;郑环宇;;基于相对坐标系下的舰艇避碰算法仿真研究[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
6 侯建军;杨宝璋;;一种新型的船舶避碰自动化系统[A];中国航海学会海洋船舶驾驶专业委员会天气海洋与航海安全论文集[C];2000年
7 侯建军;万林;王骁;杨宝璋;;研制船舶避碰自动化系统的新构想[A];海洋船舶避碰论文集[C];2005年
8 朱正中;吴晞;施平安;;基于TOPSIS的舰船避碰行动评价[A];中国航海学会2005年度学术交流会优秀论文集[C];2005年
9 朱正中;吴唏;施平安;;基于TOPSIS的舰船避碰行动评价[A];船舶大风浪中操纵(下册)[C];2006年
10 朱正中;吴唏;施平安;;基于TOPSIS的舰船避碰行动评价[A];海洋船舶避碰论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孙立成;船舶避碰决策数学模型的研究[D];大连海事大学;2000年
2 郑中义;船舶自动避碰决策系统的研究[D];大连海事大学;2000年
3 陈立家;海上多目标船智能避碰辅助决策研究[D];武汉理工大学;2011年
4 毕修颖;船舶碰撞危险度及避碰决策模型的研究[D];大连海事大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘军坡;基于模糊模式识别的碰撞危险度评判方法[D];大连海事大学;2011年
2 陶源;基于AIS的船舶自动避碰决策系统的应用研究[D];上海海运学院;2001年
3 谢敬;自主移动机器人局部路径规划方法的研究[D];西安理工大学;2003年
4 闫艳;移动船舶交通服务系统研究[D];大连海事大学;2012年
5 王永江;船舶避碰决策理论与方法的研究[D];上海海事大学;2004年
6 吕石立;多船进出港训练评估方法的研究与实现[D];大连海事大学;2010年
7 程细得;船舶智能避碰专家系统研究及开发[D];武汉理工大学;2003年
8 薛贤杰;船舶避碰智能决策系统与三维显示的应用[D];大连海事大学;2006年
9 吴羲晖;内河船舶避碰决策系统研究[D];武汉理工大学;2003年
10 杨国宾;基于遗传算法的神经网络用于确定船舶碰撞危险度的研究[D];河北工业大学;2006年
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