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《哈尔滨工程大学》 2012年
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基于ECDIS的船舶避碰系统的研究

鲁艳丽  
【摘要】:由于人的失误而导致的船舶碰撞事故在所有的海上交通事故中,占了很大一部分。船舶碰撞事故的发生不但会导致经济受损、船毁人亡,更会污染海洋环境,对海洋生物造成威胁。为了减少甚至避免由于人为因素而导致的船舶碰撞事故,增强船舶海上航行的可靠性与安全性,本文基于电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display andInformation System,ECDIS)进行了船舶避碰系统的研究。 本文基于ECDIS平台设计了一套船舶避碰系统,它以本船和目标船的航行数据信息为基础,通过计算船舶会遇参数和船舶碰撞危险度,利用粒子群优化算法进行分析,最终给出了避碰系统的转向决策建议,并在ECDIS上进行显示。本文的主要工作内容如下: 首先,本文对ECDIS进行了介绍和研究,分析了与ECDIS相关的国际标准S-57和S-52,并对ECDIS的结构、功能及实现做了说明。在了解船载自动识别系统(AutomaticIdentification System,AIS)的结构、功能及其在船舶避碰中的作用后,分析了AIS的报文类型和其语句格式,并根据ITU-RM.1371-1标准和IEC61162标准对AIS的第1、2、3类消息即船舶的动态信息和第5类消息即船舶的静态和航行信息进行了解码,最后将解码所获得的数据信息存入了Access数据库中。 其次,介绍了船舶避碰中的一些理论性和规定性的知识,给出了船舶会遇参数的计算方法,并利用模糊数学计算法、BP神经网络法和灰色关联分析法对船舶碰撞危险度进行了计算和分析,得出了三种方法的适用环境及各自的优缺点。 再次,介绍了粒子群优化算法的一些理论性知识,建立了船舶避碰的目标函数,并针对该目标函数的不等式的约束条件和多目标函数进行了处理,最后利用粒子群优化算法对交叉相遇、对遇和追越三种会遇态势进行了仿真计算,得出了避碰的转向角度,并对所得结果进行了验证,证明了其合理性。 最后,在前面工作的基础上,基于ECDIS实现了船舶避碰系统,并对两船会遇和多船会遇中会遇态势相同的情况进行了仿真模拟。 经验证,本文所做的研究具有一定的科学性和实用价值,本文研究的避碰系统所给出的决策能够为海上船舶避碰提供良好的建议,并可以在一定程度上为船舶在海上航行提供安全性的保障。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U675.96

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