综合船桥系统中基于电子海图的船舶避碰技术的研究

摘要

船舶避碰问题的研究一直以来都是航海界的热点和前沿课题。船舶避碰智能决策系统的研究与应用能很大程度的减轻驾驶员的工作强度，减少因人为因素导致的安全事故，从而减少生命财产的损失。
　　 本文依托于国家高技术船舶科研计划工程“综合船桥系统研制”项目，以排水量为30000DWT的集装箱船作为研究对象，在综合船桥系统构架下研究智能避碰的相关模型和实现，并在电子海图的基础上进行仿真实验。
　　 通过基于综合船桥系统的架构下，可以方便的获取AIS、GPS等传感器数据，然后对这些原始数据进行解码获得本船及目标船的相关参数，作为智能避碰过程的基础数据。结合国际通用避碰规则、避碰实践以及船员的通常做法，合适的选取船舶碰撞危险度的评价集以及确定各个因素对碰撞危险度的影响权重，建立各个因素的模糊集函数，根据模糊理论建立了船舶碰撞危险度评价模型，在评价模型的基础上结合简单的船舶运动模型通过搜索出能使本船碰撞危险度最低的行动，建立了避碰动作决策模型。本文还介绍了避碰系统的总体框架和各个功能模块的详细设计，包括采用的网络通信、串口通信、多线程等技术。最后采用VS2008开发环境实现出基于电子海图并同综合船桥系统下其他模块协同工作的智能避碰系统。
　　 最后在综合船桥系统中进行仿真实验，验证危险度评价模型的有效性和动作决策模型的正确性，表明本文实现的智能避碰系统具有可行性和实用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 综合船桥系统

1．2．2 电子海图

1．2．3 船舶智能避碰系统

1．3 主要研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 船舶运动数学建模

2．1 综合船桥系统的总体架构

2．2 运动坐标系

2．3 MMG分离数学模型

2．4 螺旋桨推力模型

2．4．1 敞水螺旋桨特性

2．4．2 螺旋桨推力减额系数

2．5 舵力数学模型

2．5．1 舵的几何要素

2．5．2 舵力模型

2．6 本章小结

第3章 船舶碰撞模型研究

3．1 碰撞危险度

3．2 影响碰撞危险度的因素

3．3 AIS信息的处理

3．4 碰撞危险度评价模型

3．4．1 碰撞危险评价的目的

3．4．2 碰撞危险评价的概要

3．4．3 会遇态势的判断

3．4．4 DCPA与TCPA的计算

3．4．5 碰撞危险评价集

3．4．6 碰撞危险评价模型

3．4．7 碰撞危险度评价模型应用实例

3．5 避碰决策模型

3．5．1 避碰决策准则

3．5．2 避碰决策模型

3．6 复航

3．7 本章小结

第4章 船舶智能避碰系统实现

4．1 综合船桥系统

4．2 智能避碰系统

4．2．1 智能避碰的工作流程

4．2．2 智能避碰系统的总体思路及详细设计

4．2．3 船舶智能避碰系统实现

4．3 智能避碰系统应用实例

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文