基于航行计划信息的船舶自动协商避碰决策的研究

摘要

自20世纪50年代以来，许多专家和学者对船舶自动避碰系统进行了大量的研究，开发了多个船舶自动避碰专家系统和模糊专家系统。然而，当两艘船舶处于困难会遇局面的情况下，即在单凭让路船采取行动可能需要花费较高的代价的情况下，船舶自动避碰专家系统不能像驾驶人员一样进行协商避碰，而往往根据《国际海上避碰规则》和专家经验获得一个避碰方案。因此，这往往是不经济的。 随着AIS技术的发展和广泛应用，利用人工智能的协商技术，使两船之间在困难会遇局面情况下的交流和协商成为可能，也就是说两船可以加强交流，积极协商，相互合作，彼此做出让步，从而使两船整体避碰方案的代价更小，同时尽可能地减少两船之间的不协调行动。 基于以上的考虑，从船舶的安全和经济出发，我们向中国教育部(20050254001)提出了“基于协同学的船舶自动避碰决策的研究”的申请并获得立项。而本文主要研究了其中的一部分，即基于航行计划信息的两船自动协商避碰决策的研究。该方法不但使两船能够在困难会遇局面的情况下，通过协商得到一个比专家系统更加合理的避碰方案，而且能够更加真实地反映船舶偏离计划航线和接近转向点时驾驶人员的心理状态。 本文主要完成的工作有： (1)根据避碰规则对三种会遇局面进行了定量的划分，给出了自动避碰决策仿真系统坐标系和有关船舶避碰参数的计算方法，建立合理的协商避碰中的船舶碰撞危险度模型。 (2)对在时间受到限制，不完全信息的情况下的协商技术及Boulware函数和Conceder函数模型进行了研究，建立基于航行计划信息的船舶自动协商避碰模型，其中包括船舶的偏好模型、代价函数模型、协商协议模型、推理机制模型等。这些模型不但考虑船舶在海上避碰时时间受限和信息不完全等问题，而且包括船舶偏离计划航线和接近转向点时驾驶人员协商时的心理动机等问题。 (3)建立船舶自动协商避碰的仿真系统。将上述的模型应用到该系统，结果基本上与实际的要求相符合。 本文所提出的基于航行计划信息的船舶自动协商避碰的方法，在一定程度上提高了船舶自动避碰的技术可行性，同时也为船舶自动避碰的研究提供了一种新的思路。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及论文使用授权性声明

第一章绪论

第二章船舶避碰的基本原理与船舶运动参数计算

第三章协商技术及协商框架的研究

第四章基于航行计划信息的船舶自动协商避碰决策

第五章基于航行计划信息的船舶自动协商避碰决策的仿真

第六章结束语

致谢

参考文献