船舶避碰决策数学模型的研究

【摘要】： 在几年来的学习和撰写本论文期间，本文作者一直在跟踪、分析研究国内外在船舶避碰决策数学模型及专家系统研究方面的最新成果，并在此基础上开展船舶避碰决策数学模型和建立船舶避碰智能决策系统方面的研究。 本文对船舶避碰决策数学模型的建立，特别是关于碰撞危险度应该考虑的因素和碰撞危险度数学模型进行了系统的研究。根据多年来对国际海上避碰规则、避碰几何、避碰自动化以及避碰实践经验的学习、研究和总结，本文认为在避碰智能决策研究领域或者称之为避碰自动化研究领域，存在四个需要进一步加以深入研究的问题：第一，恰当选用影响因素，建立更为合理、准确、全面反映船舶碰撞危险度的数学模型问题；第二，多船相遇碰撞危险的综合评价问题；第三，船舶领域在智能决策系统中的具体应用问题；第四，船舶避碰智能决策系统中避碰知识的获取和避碰知识库的建立问题。 对于选用影响因素，建立碰撞危险度的数学模型方面，本文分析总结了现有确定两船碰撞危险度时所考虑的因素，以及建立碰撞危险度数学模型的方法。首次提出了碰撞危险度应该能够表示发生碰撞的可能性、碰撞危险的紧迫程度和避让的难易程度的见解，在对影响碰撞危险度的各因素进行较为深入分析的基础上，确定了在求取碰撞危险度时应该考虑的五个因素，并采用模糊数学的方法建立了新的求取碰撞危险度的数学模型。 在多船相遇碰撞危险的综合评价方面，根据两船碰撞危险度数学模型的研究成果，提出了处理多船避碰问题的思路，并采取推理的方法，对如何在多船避碰时确定避让重点船进行了研究。 对于船舶领域在避碰智能决策系统中的具体应用问题，本文在具体研究中发现，船舶领域的概念在避碰中反映的应该是不同方向上距离的概念，并不是CPA点在船舶周围的分布。在避碰决策数学模型中，具体运用船舶领域判断碰撞危险、确定避碰行动的幅度，同时运用船舶领域的大小确定恢复原航向的时机，始终保 持在会遇的过程中，船舶领域不受侵犯。 为检验所建立的船舶避碰决策数学模型的合理性，本文初步建立了一种船舶 避碰智能诀策系统。在船舶避碰智能决策系统中知识的获取和知识库的建立方 面，通过学习人工智能方面的知识，结合船舶避碰的法律法规、避碰的特点、习 惯做法，对船舶避碰知识进行了分类处理，并根据国际海上避碰规则的规定、避 碰知识和经验以及海员的通常做法建立了避碰知识库。