基于AIS的内河船舶智能避碰专家系统设计及实现

摘要

内河航运在我国交通运输中地位越来越重要，但随着内河船舶数量不断增加，且船舶不断向大型化高速化发展，以及内河环境复杂多变和内河河流弯曲等这些问题给船舶航行安全带来了严峻的考验。为了减少和避免船舶碰撞事故的发生，加强船舶避碰决策系统的研究是十分重要的。避碰专家系统的研究标志着船舶避碰系统朝着智能化、信息化方向迈进，同时促进了航海自动化发展并保证了内河航行安全。
　　 本文通过对船舶避碰机理进行深入研究，利用船舶避碰定量研究的结果，建立了一个更合理、更完备的避碰知识库，并通过专家系统的设计实现了一个能实时帮助船舶驾驶员进行避碰决策专家系统。
　　 本文主要完成以下几个工作：
　　 1.通过整理和研究国内外各种专家系统、船舶避碰系统和AIS系统相关资料和文献，找出传统船舶避碰系统中信息获取机构的不足，提出了将AIS应用到船舶避碰领域的构想。
　　 2.根据船舶碰撞阶段进行划分研究，提出以定量的方式对船舶会遇态势划分理念。通过总结前人对船舶领域的研究，本文提出内河中合适的船舶领域模型，利用了模糊理论方法对船舶碰撞危险进行综合评判。通过建立避碰危险度计算数学模型客观合理地评价了船舶的碰撞危险，可以用于船舶避碰决策系统中。
　　 3.根据专家系统的一般结构模式建立了船舶避碰系统，并对专家系统结构中的重要部件：知识库、动态数据库、推理机进行了设计。同时对系统所采用的知识表示方法与搜索算法进行了研究。
　　 4.对船舶避碰的整个过程进行了全面系统的研究，建立了安全通过距离、紧迫局面和船舶碰撞危险度的数学模型，定量划分了船舶会遇态势和避碰行动局面，并对如何确定船舶避碰行动时机、幅度和复航时机进行了探讨。
　　 5.通过对所提出系统模型及船舶碰撞态势进行分析研究，并分别将船舶碰撞中会遇态势和交叉态势时船舶避碰问题进行仿真实验。仿真结果表明：系统能够很好地对两船会遇局面作出分析、判断，并给出合理有效的避碰决策。
　　 研究成果不仅可为内河船舶安全航行保驾护航，减少因人为失误而造成的船舶碰撞事故，为安全、畅通、快捷的内河航运提供良好的技术保障；而且促进我国内河航运事业的蓬勃发展，推动经济的快速发展。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题研究的背景、目的和意义

1.2基于AIS船舶避碰系统概述

1.2.1船舶避碰的发展简介

1.2.2 AIS简述

1.2.3避碰专家系统简述

1.3本文研究内容和方法

1.4论文组织结构

第2章AIS的功能和应用

2.1.AIS产生的背景

2.2 AIS的简介及发展现状

2.3.AIS在船舶避碰中的作用

2.4.AIS的结构和功能

2.4.1 AIS的结构

2.4.2 AIS的功能

2.5 AIS运动参数的解析

2.5.1船舶参数

2.5.2船舶运动参数

2.5.3他船相互之间的运动参数

第3章船舶碰撞危险分析

3.1船舶碰撞划分

3.1.1船舶碰撞阶段划分

3.1.2船舶会遇态势划分

3.2船舶领域模型

3.2.1船舶领域

3.2.2本文采用的领域模型

3.3船舶碰撞危险度的确定

3.3.1船舶碰撞危险度的简述

3.3.2船舶碰撞危险度的确定

3.3.3影响船舶碰撞危险度的主要因素

第4章船舶智能避碰专家系统的设计

4.1专家系统概述

4.2避碰专家系统的总体构成

4.2.1避碰专家系统知识库建立

4.2.2动态数据库

4.2.3避碰专家系统中推理机

4.3搜索算法研究

4.3.1深度优先搜索算法

4.3.2广度优先搜索算法

4.3.3本系统搜索策略分析

第5章基于AIS内河船舶避碰专家决策系统实现及仿真

5.1系统的实现

5.1.1系统设计原则

5.1.2系统总体结构

5.1.3系统开发与运行环境

5.1.4设计所采用的相关技术

5.2系统仿真

5.2.1系统仿真实例

5.2.2仿真总结

第6章总结及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研情况