海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探
海上多目标船智能避碰辅助决策
系统开发环境与工具
开发语言：Python
碰撞检测算法：A*算法 地图服务：OpenStreetMap
开发框架：PyQt5 数据库：SQLite
系统开发流程
2. 设计系统架构
根据需求分析，设计系统的整体 架构和模块划分。
3. 开发各个模块
按照系统架构，逐个开发各个模 块，包括地图显示模块、船舶模 型模块、碰撞检测模块等。
4. 集成测试
将各个模块集成在一起，进行测 试，确保模块之间的协调性和整 体功能的完整性。
1. 需求分析
明确系统需要实现的功能和性能 要求。
5. 优化和改进
根据测试结果，对系统进行优化 和改进，提高系统的性能和稳定 性。
系统测试与验证
01
02
03
测试环境
模拟海上环境，包括多个 船舶模型和障碍物。
测试方法
船舶运动模型需要考虑风、流、潮汐等自然因素的影响，以 及船舶操纵性能的限制，如最大和最小航速、最大和最小转 向角等。
船舶避碰规则
船舶避碰规则是海上交通安全的重要法规，规定了船舶在海上相遇时应遵循的避 碰原则和操作要求。这些规则包括“瞭望”、“判断”、“行动”等方面的要求 。
智能避碰辅助决策系统需要将这些规则集成到算法中，以便在决策过程中考虑安 全性和合法性。
人工智能算法在避碰中的应用
人工智能算法在智能避碰辅助决策中发挥着重要作用，包 括机器学习、深度学习、强化学习等算法。这些算法可用 于训练和优化船舶避碰模型，提高决策的准确性和效率。
人工智能算法可以处理大量的数据和复杂的场景，自动提 取有用的特征和模式，并根据历史数据预测未来的行为和 趋势。
多目标优化算法在避碰中的应用
多目标优化算法可以在复杂的海上环 境中寻找最优的避碰方案，同时考虑 多个目标函数，如时间最短、距离最 近、风险最低等。这些算法可以在多 个可行方案中找到最优解。
船舶安全领域中的船舶避碰技术研究
船舶安全领域中的船舶避碰技术研究一、引言船舶避碰技术是船舶安全领域中的一个重要研究方向。
在船舶运营过程中，如果碰撞事故发生，将会造成严重的人身财产损失，甚至可能引发生命危险。
避碰技术的研究正是为了避免这类事故的发生，保障船舶在海上安全运行。
二、船舶避碰技术的研究背景船舶避碰技术的研究历史可以追溯到18世纪初。
当时，人们开始注重在海上如何解决船只之间的相互碰撞问题。
经过多年不断的实践和研究，船舶避碰技术得到了很大程度的提高。
在现如今的航海环境中，受到航线和天气条件等多种因素的影响，船舶相互之间可能会产生许多避碰的情况。
例如，船舶在海上遇到对向航行的船只或其他障碍物时，需要及时采取避碰措施，避免发生碰撞事故。
随着技术的发展，船舶避碰技术不断提高。
现代船舶避碰技术包括人工驾驶和自动化避碰两种方式。
其中，自动化避碰技术由于其高效、精准和便利的特点，成为船舶避碰技术的重要发展趋势。
三、船舶避碰技术的原理和分类1. 船舶避碰技术的原理船舶避碰技术的核心原理是通过准确、迅速地获取船舶周围环境信息，确定其他船舶的位置、速度和航向等参数，从而预判可能发生碰撞的危险情况，并采取有效的避碰措施。
船舶避碰技术的主要任务是在确保船舶安全的前提下，尽可能保持航行速度和航线的稳定性。
2. 船舶避碰技术的分类根据船舶避碰技术的实现方式和原理，可以将其分为人工驾驶和自动化避碰两种类型。
其中，人工驾驶需要船员根据自身经验和环境信息来判断和操作，而自动化避碰则可以通过现代技术手段和算法自动判断和控制。
四、船舶避碰技术的主要应用1. 人工驾驶下的船舶避碰技术在人工驾驶下的船舶避碰技术中，船员需要根据环境信息和自身经验来判断和操作。
具体的应用包括以下三个方面：（1）船舶监视与观察：船员需要密切观察周围的环境和其他船舶，掌握船舶的各项参数信息，及时发现有可能危及船员安全的情况。
（2）船舶判断与决策：船员需要依据观察的信息，判断其他船舶的动态状态和可能产生的碰撞危险情况，并准确地做出决策，采取有效的避碰措施。
船舶自主避碰技术的设计与实现
船舶自主避碰技术的设计与实现船舶自主避碰技术是船舶导航和安全的重要组成部分，通过利用自动化技术，船舶可以自主识别周围的其他船只，并根据分析结果来决定下一步的行动。
这种技术可以提高船舶的安全性和航行效率，减少意外事件的发生，达到更快、更安全的航行目标。
本文将对船舶自主避碰技术的设计与实现进行探讨。
一、船舶自主避碰技术的原理船舶自主避碰技术是建立在自动化导航和人工智能技术之上的。
它的原理很简单，就是通过传感器和电脑控制技术来判断周围环境，并根据允许的规则和指令决定行动策略。
船舶自主避碰技术的核心是利用雷达、卫星、摄像头等传感器，对周围的环境进行感知和识别，然后将识别结果发送到船舶控制系统。
系统利用预设的规则和算法对数据进行分析，确定行动策略，避免与其他船只相撞。
二、船舶自主避碰技术的设计思路船舶自主避碰技术的设计需要考虑到以下几个方面：1.系统架构设计。
这里的系统架构设计包括硬件设计和软件设计。
硬件设计方面需要考虑安装传感器的位置和数量，并确保传感器的高质量信号被传递给计算机。
软件设计方面需要考虑如何编写高效的、可靠的算法和规则，以便在短时间内做出正确的决策。
2.环境建模。
环境建模是指船舶自主避碰系统需要建立一个环境模型，例如将周围的海域、陆地等进行三维建模，这样能够对周围环境有一个直观的感觉，便于分析和判断。
3.行动规划。
行动规划是指根据环境模型进行数据分析，并确定行动方案的过程。
这是整个系统中最复杂的一部分，需要融合多种技术，包括卫星定位、目标跟踪和动态路径规划等。
4.控制算法。
当系统检测到危险情况时，需要立即采取行动避免碰撞。
这必须通过严密的控制算法来实现，确保船舶的安全和稳定。
三、船舶自主避碰技术的实现方法船舶自主避碰技术的实现方法可以分为以下几个步骤：1.传感器安装。
首先，需要在船上安装雷达、卫星、摄像头等传感器，以便采集周围环境的数据。
2.数据转化。
传感器收集的数据需要进行数字化转换，以便计算机更好地处理和分析。
基于智能算法的船舶自主避碰与导航系统设计
基于智能算法的船舶自主避碰与导航系统设计船舶自主避碰与导航系统是船舶领域中的重要课题，其设计和实现对于船舶的安全行驶至关重要。
近年来，随着智能算法的发展和应用，基于智能算法的船舶自主避碰与导航系统设计逐渐成为研究热点。
本文将从系统的设计思路、智能算法的选择以及实验结果等方面进行详细介绍。
首先，基于智能算法的船舶自主避碰与导航系统设计需要考虑到船舶的自主性和避碰的准确性。
在设计思路上，可以将系统分为感知与决策两个部分。
感知部分通过实时监测船舶周围的环境信息，如雷达、卫星导航系统、相机等感知设备，获取其位置、速度、航向等数据。
决策部分则根据感知信息进行决策，选择合适的航行路径，避开可能存在的障碍物。
智能算法的选择是设计的关键。
常见的智能算法包括遗传算法、模糊逻辑、神经网络等。
遗传算法可以模拟生物进化过程，通过选择、交叉和变异等操作，寻找到最优的航行路径。
模糊逻辑可以处理模糊不确定的信息，根据船舶的位置、速度等信息，进行模糊推理，得出最合理的行动方案。
神经网络可以通过训练学习，自动识别和预测船舶的行为，从而做出适应性调整。
在实验部分，设计者可以利用仿真软件或实际的船舶模型进行验证。
首先，构建合适的环境场景，包括多艘船舶的运行状态、海浪、风力等外部干扰因素。
然后，使用智能算法设计的船舶自主避碰与导航系统进行实验，观察其对多情景的避碰行为和导航指导的效果。
通过比较不同算法的表现，找到最优的设计方案。
除了系统设计和实验验证，还需要考虑到系统的性能和可扩展性。
性能方面，需要确保系统的实时性和稳定性，以便在真实场景中能够及时响应和应对。
可扩展性方面，可以考虑将系统与其他船舶信息处理系统、交通管理系统等进行集成，从而实现更加智能化的航行管理。
总结起来，基于智能算法的船舶自主避碰与导航系统设计是一个复杂而关键的课题。
在设计思路上分为感知和决策两个部分，选择合适的智能算法进行决策。
通过设计合理的实验方案，验证系统的有效性和可行性。
船舶避碰辅助决策系统的推理流程
船舶避碰辅助决策系统的推理流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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舰船避碰操纵专家系统ACOES的研究
舰船避碰操纵专家系统ACOES的研究
林雪霞
【期刊名称】《《舰船科学技术》》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】舰船避碰是当今舰船航行研究的重要课题之一。
本文介绍的ＡＣＯＥＳ系统，针对避碰问题的特点，运用专家系统的长处，采用不确定推理方法来处理避碰知识的模糊性。
该系统具备较完善的知识库管理功能，利用动态显示，解释程序提供良好的人机界面。
学习子系统又可进一步使该系统智能化。
整个系统在ＧＣＬＩＳＰ环境下设计与实现，可指导舰船海上避碰航行。
【总页数】3页(P47-49)
【作者】林雪霞
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】U675.96
【相关文献】
1.基于典型操纵项目的舰船操纵安全研究 [J], 王斌;黄书科;李保平
2.智能避碰专家系统中的船舶操纵仿真研究 [J], 田超;刘祖源;张晓军
3.基于典型操纵项目的舰船操纵安全研究 [J], 王斌;黄书科;李保平;
4.船舶航行专家系统的基础研究：集中塔发动机操纵专家系统 [J], 佟智进
5.上海港应用雷达避碰操纵研究 [J], 朱峰
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船舶避碰自主决策技术研究
船舶避碰自主决策技术研究随着全球船运业务的不断发展，船舶之间的避碰问题越来越受到人们的关注。
虽然目前全球航行安全水平已经得到了不断提高，但仍有很多船舶事故是由于船舶之间的碰撞或冲撞引起的。
造成这种现象的原因很多，其中包括船舶的人为错误、沉船障碍、海况变化以及失误等等。
因此，为了提高航行安全水平，一些技术实践和研究机构开始探索一种全新的船舶避碰自主决策技术，即让船舶自主判断避碰方案并进行操作，而不是完全依赖人类的决策。
这种技术是建立在智能驾驶技术的基础上的，它能够通过传感器和智能控制技术来对船舶的运行环境进行全面的分析，从而实现自主决策。
具体来说，这种新技术可以利用海浪预报、船舶交通流分析、以及现代化的雷达和卫星导航技术，帮助船舶判断行驶路线、检测是否有障碍物，以及确定是否需要改变方向或速度，从而避免与其他船舶发生碰撞。
与此同时，这种技术也可以利用现代化的图像处理技术，实现对海洋环境的实时监测和分析，以及对船舶运行状态的实时监控。
可以说，船舶避碰自主决策技术具有非常大的潜力。
其中最大的优势在于，它可以自动识别和处理海洋环境的变化、其他船舶的位置和航向，帮助船员制定最佳的避碰方案，从而保证了航行的安全。
此外，这种技术也可以提高船舶的运行效率和经济效益，减少事故率和运营成本，为船运业务的可持续发展提供强有力的保障。
虽然目前这种技术还处于研究和开发阶段，但是在未来，我们有理由相信它将会起到越来越重要的作用。
我们期望船舶避碰自主决策技术能够成为全球航运业务的标准实践，为船舶安全和运行效率提供全面的技术支持和保障。
总之，船舶避碰自主决策技术研究是一个既具有挑战性又具有高度重要性的领域。
随着技术的不断进步和发展，我们完全可以期待着一种更智能、更高效、更安全的船舶运行模式的到来。
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术研究
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术研究概述：船舶自动避碰技术是近年来航海领域发展迅猛的一个重要研究领域。
基于动力定位系统的船舶自动避碰技术通过利用船舶自身的动力定位能力，结合先进的导航与遥感技术，以及智能决策系统，实现船舶避碰的自动化和智能化。
本文将从动力定位系统的原理和船舶自动避碰技术的研究现状出发，详细介绍该技术的工作原理、关键技术以及应用前景。
一、动力定位系统的原理动力定位系统是现代航海技术的重要组成部分之一，其基本原理是通过船舶上的推进器、舵和转向设备等，通过实时控制使船舶能在海洋水域内以自动控制的方式维持特定的位置和航向。
动力定位系统利用了多种传感器和先进的计算装置，通过计算船舶的位置、航向、速度等状态信息，并通过外部参考物的信息来实现位置和航向的控制。
二、船舶自动避碰技术的研究现状船舶自动避碰技术是航海领域的研究热点之一，其主要目标是提高船舶的安全性和自动化程度。
当前的船舶避碰主要依靠船长和船员的经验与判断，但这种人工决策存在主观性强、反应时间长以及人为疏忽等问题。
因此，开发一种能够自动避开与其他船舶的碰撞风险的技术是一个重要的研究方向。
目前，船舶自动避碰技术主要包括基于雷达图像处理的目标检测与跟踪、基于自动识别系统的船舶识别与辨别以及基于动力定位系统的自动避碰决策与控制等三个方面。
三、基于动力定位系统的船舶自动避碰技术的工作原理基于动力定位系统的船舶自动避碰技术是指通过船舶上的传感器和相应的计算装置，收集并处理周围环境的信息，实时评估附近船舶的风险，并根据风险评估结果，通过控制推进器、舵和转向设备等，实现船舶的自动避碰。
该技术的工作原理主要包括环境感知、风险评估和路径规划三个主要步骤。
首先，通过船舶上的雷达、相机和其他传感器，获取船舶周围的环境信息，包括其他船舶的位置、航向、速度等。
然后，将这些信息输入到智能决策系统中，对可能产生风险的船舶进行识别和跟踪，评估其与船舶的相对运动状态，并计算出相应的碰撞风险。
多功能作业支持船的自主导航与避碰技术研究
多功能作业支持船的自主导航与避碰技术研究摘要：随着海洋工程的不断发展，多功能作业支持船在海上作业中扮演着重要的角色。
为了提升其安全性能，自主导航与避碰技术成为当前的研究热点。
本文从多功能作业支持船的自主导航和避碰技术两个方面进行深入探讨和研究，分析其原理和发展趋势，并探讨了未来的发展方向。
一、绪论多功能作业支持船在现代海洋工程中的应用越来越广泛。
然而，由于复杂的海上环境和众多的航行障碍物，其自主导航和避碰能力面临一定的挑战。
因此，研究多功能作业支持船的自主导航与避碰技术具有重要意义。
二、多功能作业支持船的自主导航技术多功能作业支持船的自主导航技术是指船舶在没有人为干预的情况下，通过自身的导航系统实现航行的能力。
其核心技术包括导航定位、环境感知和路径规划。
1.导航定位技术导航定位技术是多功能作业支持船实现自主导航的基础。
常用的导航定位技术包括全球卫星导航系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）和视觉导航系统等。
这些技术能够为船舶提供准确的位置信息，从而保证船舶能够按照预定的航线进行航行。
2.环境感知技术环境感知技术是多功能作业支持船自主导航的关键。
通过传感器等设备获取周围环境的信息，包括海洋流场、水面浪状等，从而辅助船舶实时监测和感知周遭环境的变化。
常用的环境感知技术包括声纳、雷达和摄像头等。
3.路径规划技术路径规划技术能够根据船舶当前位置、目标位置和环境信息，综合考虑航行安全性、效率性和经济性等因素，确定最优航线。
常用的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法和模糊控制等。
三、多功能作业支持船的避碰技术多功能作业支持船的避碰技术是指船舶在航行过程中避免与其他船只和障碍物发生碰撞的能力。
其核心技术包括碰撞预警、决策与控制和通信。
1.碰撞预警技术碰撞预警技术通过船舶上的感知设备和算法来实时监测周围环境，识别和预测可能会发生的碰撞威胁。
常用的碰撞预警技术包括雷达和AIS（自动识别系统）等。
2.决策与控制技术决策与控制技术是多功能作业支持船实现避碰的关键。
船舶避碰决策算法研究
船舶避碰决策算法研究近年来，随着各类船只数量的不断增加，船舶之间的避碰问题愈发复杂。
在繁忙的海上通道中，大型商船、钢铁巨轮、小型渔船、快艇等各种船只犹如汇聚的舞台，若不注意避让，多年积累的水上航道事故将会引发巨大危害。
为防止此类事件发生，航海领域研究专家一直在探索一套高效可靠的成熟算法——船舶避碰决策算法。
船舶避碰决策算法是指通过一系列信息判断以及数学模型计算，在海上航行中，帮助船舶实现良好的避碰动作的分析方法。
其主要依据国际海上安全条例及相关法规制定，规定不同船只之间的相对运动关系，对船舶行进方向、速度变化进行合理控制，达到最小化避险距离与操作时间的目的。
在实际航行流程中，船舶避碰决策算法中分为PRECAUTION和COLREGS规则。
前者是指在预防性策略中，基于诸如其他船只情况、海洋气象等因素引起的风险，发现风险后及时采取避碰措施。
另一主要策略是COLREGS，即船舶规则。
在COLREGS 中，船舶避碰决策算法是为了最小化避碰距离，防止不必要的漂移动作，同时快速反应，适应不同船只的运行状态，以尽量降低灾难发生的概率。
在目前市场上，不同公司已研发出多种船舶避碰决策算法的产品。
其中，以人工智能与机器学习技术为核心的系统，具有较高的应用价值。
该系统采用机器学习技术，将已知的船舶数据进行训练模型，进而用于解决避碰决策问题。
在维护该模型的过程中，定期输入新数据，完善更加准确的算法模型，提高系统的精准度和稳定性。
除此之外，还存在一种基于海洋风、影响船舶运动路径的预测模型。
该模型遵循着实时更新的气象变化，通过对船舶动态的海洋风、急流以及气象预测过程进行中途调整，使预测结果更趋合理、准确。
然而，船舶避碰算法在实践中仍存在许多问题和限制。
例如，在大规模商埠中，由于船只数量庞大，在需要过多计算、运算的情况下，算法对CPU和GPU两种计算资源的过多占用会对其他任务的继续运行产生严重影响。
此外，在实践中，由于算法模型设定的规则较为死板，考虑不周全等原因，难免会出现诸如一定程度的偏差等问题。
船舶避碰决策理论与方法的研究
第三，依据系统工程理论，坚持定性分析与定量分析相结合的原则。
1.4 本文研究的主要内容
本文主要讨论船舶避碰决策方法，如无特别说明主要是研究在宽阔水域能见度良好情况下两船避碰决策问题。研究的主要内容包括：
本选题研究的意义可归纳为：
第一，有助于船舶避碰决策系统的研究；
第二，减少或避免由于人的决策失误造成的碰撞事故；
第三，促进海上交通工程学的发展；
第四，加深对国际海上避碰规则的理解及其术语的量化研究，为海上避碰提供参考。
1.2 当前船舶避碰决策研究存在的问题
第一，在船舶碰撞危险度的评价方面所考虑的因素一般仅限于DCPA和TCPA，缺乏多因素的有效综合评价。
第一章绪论
1.1研究的目的和意义
第一，船舶避碰决策研究是国际航海学术界前沿课题。从七十年代末至今，船舶避碰决策的研究受到国际国内航海学术界的高度重视，虽然取得了一定进展，但仍然存在着问题，因此在“96国际海上避碰会议”上曾提出，船舶自动避碰决策系统研究是今后十年乃至二十年航海技术研究领域的主攻方向之一【1】。
第四，关于多船会遇避碰决策问题还没有得到很好解决。特别是较为复杂的多船会遇避碰决策问题，仍然是当今海上避碰的难点。
第五，关于紧迫局面的定义，已有了较为统一的认识。但对定量确定紧迫局面，结合的原则。船舶避碰研究取得了许多成果，其中一些研究成果已基本得到了公认，例如船舶领域、紧迫局面的概念等。因此，本文是在总结前人工作的基础上，提出一些自己的观点和看法。
第四，国际海上避碰规则对海上实际工作的指导具有一定的局限性。国际海上避碰规则从宏观上规范了操船者的避碰行为，减少了船舶行为的不确定性和相互间的误解，为预防和避免船舶碰撞起到了指导作用。但不得不指出的是：国际海上避碰规则只含有原则性的条款和规定，无法针对具体问题给出具体的避碰方案，而且船舶驾驶人员对避碰规则的理解也会因人而异。因此，对船舶避碰决策进行进一步的研究也是非常有必要的。
船舶自动避碰决策系统的研究
船舶自动避碰决策系统的研究随着全球航运的快速发展，船舶碰撞事故的发生率也在逐年上升。
为了避免船舶碰撞，提高船舶航行安全性，船舶自动避碰决策系统的研究变得越来越重要。
本文旨在探讨船舶自动避碰决策系统的原理、设计和实现方法，以及在航运领域的应用前景和未来发展趋势。
船舶避碰问题是指船舶在航行过程中如何避免与其他船舶或障碍物相撞的问题。
船舶碰撞会带来严重的人员伤亡和财产损失，因此提高船舶航行的安全性至关重要。
智能避碰系统是利用现代计算机技术和传感器技术，对船舶周围的障碍物和其它船舶进行实时监测和预警，以避免碰撞。
而船舶自动避碰决策系统则是智能避碰系统的高级阶段，可以通过对数据的分析和处理，自动生成避碰决策方案，提高船舶航行的安全性和效率。
船舶自动避碰决策系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括传感器、中央处理器、通信装置等，用于实时监测船舶周围的环境，并将采集的数据传输至中央处理器进行处理。
软件部分则包括算法库、数据库和用户界面等，用于实现对数据的分析和处理，自动生成避碰决策方案，并为用户提供可视化界面。
该系统的原理是基于船舶运动学和碰撞避免原理，通过分析船舶之间的相对运动和距离，判断是否存在碰撞危险。
如果存在危险，系统会自动生成避碰决策方案，包括改变航速、转向等措施，以避免碰撞。
同时，系统还可以根据船舶的航行计划和周围环境信息，预测未来的碰撞风险，提早采取措施，提高航行的安全性和效率。
船舶自动避碰决策系统的优点主要表现在以下几个方面。
该系统可以实时监测船舶周围环境，及时发现潜在的碰撞危险，并自动采取措施避免碰撞。
系统可以根据船舶的航行计划和周围环境信息，预测未来的碰撞风险，提早采取措施，提高航行的安全性和效率。
该系统还可以为用户提供可视化界面，方便用户对系统进行监控和操作。
然而，船舶自动避碰决策系统也存在一些缺点。
系统的硬件和软件设备需要投入大量资金，对于一些小型航运公司而言，可能会增加经济负担。
船舶避碰决策理论与方法的研究
V 2V 1V 0V R 1V 3本船V 4R =6T 1 （5）Tn T T θθθ,,,21 (他船位于本船的右舷角)。
第二，判定与n 艘船舶分别将要形成的会遇局面及本船的避碰义务。
若对所有船舶本船都为直航船，则终止，本船决策结果为保向保速。
若判断本船对m 艘船为直航船，对(n-m)艘船为让路船，则进行第三步。
第三，判断多船会遇的条件是否满足。
若(n-m)=l ，则为两船会遇，根据会遇局面及避碰规则进行避碰操纵；若(n-m)>1，则即将形成多船会遇局面，进行第四步。
第四，具体操纵方法。
①确定避碰操纵重点船及避碰方式。
避碰操纵的重点船是相对本船为直航船的(n-m)艘船舶中与本船空间碰撞危险度最大的一船。
即若{})(21,,,max m n dt dt dt dti U U U U -= ，则多船会遇中，j 船为本船避碰操纵的重点船。
如图5-1所示，若船1与本船的碰撞危险度大于船4与本船的碰撞危险度，则船1为避碰重点船。
否则，船4为重点船。
避碰操纵方式为：本船根据与第j 艘直航船所可能形成会遇局面的要求，根据国际海上避碰规则的相应条款进行避碰操纵。
图中，若船1为重点船，且相对于本船舷角小于或等于67.5°时，本船向右转向。
图5-1 避碰重点船②避碰操纵的时机。
由于每一来船的DCPA i ，TCPA i (i=1，2，…，n)已知，根据上图，当船1，2，…，n 到达与本船相距6nmile 等距圈时，经过的时间t 1， t 2 ， …， t n 可分别由下式求得[]22121116)(=+∙-DCPA v t （TCPAR []22222226)(=+∙-DCPA v t TCPA R （5-1）…… []2226)(=+∙-n Rn n n DCPA v t TCPA 为了保证对与本船形成多船会遇的n 船，在任一船进入本船6 n mile 等距圈前，对避碰重点船j 采取避碰行动，令t=min{( t 1，，t 2，…，t n )}，则经过时4。
基于ECDIS的舰船避碰智能决策支持系统
随着ECDIS的不断发展和日臻完善，避碰决策所需的信息均可以以数字化形式存储在ECDIS上，这些信息包括海图信息（水深和地质数据、航海危险物数据、助航标志数据等）、航行信息（本船的位置、航向、航速等）和雷达目标信息（目标的航向、航速、方位、距离、DCPA和TCPA等）。因此，ECDIS可以作为信息决策所需的基础平台。
10. 判断本船的行动是否可以避免碰撞并不至于发生另一个紧迫局面；如果行动可行，则执行下一步，否则返回第9步；
11. 执行避让行动，完成一次避让机动。
五、结束语
由于ECDIS提供了智能避碰决策所需的信息基础平台，使得有可能在ECDIS上开发智能避碰决策支持系统，并使它成为综合导航系统的一部分，实时辅助舰船长在各种情况下进行避让决策。
Key Words: Electronic Chart Display and Information System, Ship Collision Avoidance, Collision Avoidance Expert System, Intelligent Collision Avoidance Decision Support System
基于ECDIS的舰船避碰智能决策支持系统
施平安1 何立居2
(1.海军兵种指挥学院 航行与操纵教研室 广东广州 510431 2.广州航海高等专科学校 广东广州 510725)
摘要：ECDIS的出现和普及必将对舰船避碰智能化的实现途径方面产生重大影响。本文尝试对电子海图对避碰智能决策系统研究方面可能带来的新趋势进行一些探讨，并提出基于ECDIS的舰船避碰智能决策支持系统的研究新思路。
7. 调用模型库中的"本船操纵性模型"和"航线安全性评估模型"，判断本船预采取行动是否能够安全避过其他目标和附近的航海危险物；如果行动可行，则执行下一步，否则返回第6步；
新航海技术下的船舶避碰自动化探讨
新航海技术下的船舶避碰自动化探讨摘要：目前，我国的现代化飞速发展，自从大航海时代开辟以来，航海技术就成为各个国家重点发展的内容。
我国拥有几千公里的海岸线，大力发展现代化的航海技术，不仅能够促进我国的国际贸易交流，同时对于国防安全和领海主权的保障也提供有效的支持。
尽管目前航海技术和国际海洋规则已经十分完善，但是仍然会发生船舶碰撞事故。
尤其是远洋航行的大型船只，在发生船舶碰撞事故后，则会对船员构成生命的威胁。
同时，远洋航行发生事故，也难以采取及时的救援。
如果船舶运输着化学或石油物品，则会对海洋造成污染。
通过对目前船舶碰撞事故的调查情况可以看出，船员不遵守《国际海上碰壁规则》是造成人为事故的主要原因。
为了尽可能的减人为因素对船舶碰撞事故的因素影响，船舶避碰自动化技术就显得十分重要。
在科学技术不断发展的今天，新航海技术下的避碰自动化技术的研究成为重要的内容。
关键词：新航海技术；船舶避碰；自动化探讨引言船舶在海上航行过程中，如果触碰到暗礁，或者与其它船只发生碰撞，不仅使船舶无法正常运行，造成严重的经济损失，还会危及到船员的生命安全。
通常情况下，船舶出现碰撞事故，多数是驾驶员操作不当引发的。
为避免驾驶员由于操作不当引发的碰撞事故，积极应用船舶避碰自动化技术，并且与新型航海技术相互融合，提升船舶安全稳定的运行能力。
1船舶避碰自动化研究情况科学技术的应用和发展，对于航海技术产生了很大的影响。
进入新世纪以来，众多的科技成果应用到航海技术中。
目前比较先进的计算机网络技术、大数据云计算技术等，这些先进的科学技术实现了船舶航行中信息化、智能化的展现。
这些先进的科学技术，推动了整个航海技术的革命性转变，实现了船舶航行自动化及避碰技术领域的突破。
目前，对于船舶避碰自动化技术的研究，主要是采集和分析水下、水上物目标信息来源为基础，围绕信息进行处理并且做出决策，然而由传感技术来自动控制船舶的操作系统，做出避让等提示或者措施，来实现自动化避碰效果的。
基于航海技术的船舶避碰自动化探讨
基于航海技术的船舶避碰自动化探讨摘要：近些年来我国航运事业取得了良好发展，但是必须说明的是，在现实的航运发展过程当中依旧存在着许多不足和问题，譬如：船舶避碰的作用没有被有效的发挥，由此就导致在船舶航运的过程当中会存在着许多恶性的船舶碰撞事故，这样事故的产生对于船舶会产生巨大的伤害，甚至是会有人员生命安全损伤。
通过相关研究显示，人为因素产生的船舶碰撞是最直接的因素，其体现在船舶位置不精准、航线不合理的设置、在班人员其工作存着不强的工作责任心。
因此为了实现船舶碰撞等情况的避免，需要避免存在这不良的人为因素，积极的普及自动化避碰系统的建立。
鉴于此种情况本文针对船舶避碰自动化系统的应用，进行了深度的分析和探究，希望本文的论述能够为我国航海事业的良好发展，提供一些帮助和借鉴。
关键词：航海技术；船舶避碰；自动化引言为了让国际贸易实现进一步的良好发展，实现海上安全的运输是大势所趋。
目前船舶碰撞会产生严重的负面影响，其体现在数量较多的人员伤亡，以及严重的财产损失。
而通过相关智能自动化航海技术的引入，是可以让船舶航行工作质量和相关效率得以有效的提升，真正实现人力投入成本的降低，并让船舶碰撞发生的可能得以减少。
所以相关人员要对船舶航行的各方面相关要素得以深度的分析和探究，积极的通过相关航行技术的应用，并结合自动化船舶避碰技术的应用，实现海上航行安全性的提升，如此也是能够让航行贸易的效率得以间接提升，本文则是在此方面进行了深度的分析和探究。
1航海技术自动化结构以及功能阐述结合现实的发展情况来看，现如今我国的船舶自动化系统可以被划分为若干个类别，其中主要能够应有的系统有航向控制系统、自动定位系统、防撞系统、综合控制系统等。
而对于黄线控制系统的设计系统来说，是可以对船舶具体航行方向进行有效的设计，让航行得以有效的优化，实现经济收益的全面提升。
而通过自动化系统的科学合理使用，是可以让航行基本效率全面的提升，实现对船舶位置、速度、方向、现实航行情况等重要数据有效的掌握。
基于碰撞圆的船舶避碰决策模型及仿真
基于碰撞圆的船舶避碰决策模型及仿真船舶避碰是航海中至关重要的一环，而基于碰撞圆的船舶避碰决策模型及仿真则是一种常见的避碰决策方法。
本文将从船舶避碰的背景和意义入手，介绍基于碰撞圆的船舶避碰原理及决策模型，然后结合仿真实例进行详细的分析和讨论，以期为航海领域的船舶避碰决策提供一定的参考和借鉴。
船舶避碰，即两艘船在遇到交叉航道或者相向航行时，应当遵守的一种避让规则。
其背后的逻辑是避免因碰撞而造成人员伤亡和财产损失。
而船舶避碰决策是指在遇到其他船舶时，根据相关的航海规则和航行情况，进行决策以避免碰撞的行为。
船舶避碰的原则和方法对于航海安全至关重要。
基于碰撞圆的船舶避碰决策模型，是一种基于船舶相对运动关系、碰撞圆和相对速度大小的预测性避碰方法。
碰撞圆往往是根据船舶的尺寸、船舶的最大操纵能力和航行状态等因素综合考虑得出的圆形区域，其边界表示了船舶最短时间内移动的距离。
基于碰撞圆的船舶避碰决策模型，即是通过分析船舶的碰撞圆，确定船舶的潜在避碰行动，并据此进行决策。
决策的过程中，还需要考虑如何选择最优的避碰策略，即在满足避碰规则的前提下，选择对自己和他人的损失最小化的策略。
这就需要考虑到各种因素的相互影响，包括船舶的速度、航向、距离、相对运动情况等。
为了更清晰地展现基于碰撞圆的船舶避碰决策模型，可以通过仿真来进行模拟和分析。
下面我们将通过一个具体的模拟实例，来说明基于碰撞圆的船舶避碰决策的具体过程。
假设有两艘船A和船B，在海上相向而行，彼此之间的距离为200米，两艘船的速度分别为10节和15节。
两艘船的航向分别为135度和315度，现在需要确定船舶A和船舶B应该如何进行避碰。
我们需要确定船舶A和船舶B的碰撞圆。
碰撞圆的大小和位置取决于船舶的尺寸和最大操纵能力等因素，可以通过相关的公式进行计算。
假设船舶A的碰撞圆半径为30米，船舶B的碰撞圆半径为20米。
然后，我们需要根据船舶的速度和航向，确定它们的相对速度和相对运动关系。
海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探
海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探简介随着海上交通和物流业的发展，海上事故的风险也在逐步增加。
在海事领域，特别是船舶避碰领域，专家系统逐渐成为辅助决策的强有力工具。
海船避碰专家系统是一种利用海事领域专家经验和相关规则，基于计算机技术和人工智能技术，进行海事安全决策和问题求解的软件。
海船避碰专家系统的设计、建立和应用，离不开海事领域丰富的知识和专家经验。
本文将从海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程两个方面来初步探讨。
知识来源海船避碰专家系统的核心是知识库，其质量和准确性直接影响到专家系统的性能和应用效果。
那么，海航避碰专家系统领域的知识来源是什么呢？1. 国际和国内法律法规海上航行与遇险求救事宜关系到国家安全和社会稳定，因此各国都制定了相应的法律和法规。
这些法律和法规既规定了海船避碰的基本原则和规则，又为海航避碰专家系统提供了重要的参考和借鉴。
2. 专家经验在海船避碰领域，实践经验是非常宝贵的资源，也是海船避碰专家系统设计的重要参考。
专家可以分享他们在实践中所积累到的知识、技巧和经验，在此基础上构建知识库。
3. 船海气象数据船舶的避碰安全，和海上天气、海况有着密切的关系。
构建海船避碰专家系统的过程中，必须收集和整理大量的船舶、海洋、气候、流速等实时数据，并与其他知识进行结合分析。
船海气象数据是构建海船避碰专家系统的重要数据源。
4. 教育培训资料为保证航海学生的安全，在航海教育培训阶段也会对海船避碰的规则和技巧进行深入教授。
海航避碰专家系统的建立过程中，也可以借鉴这些教育培训资料，对其进行深入分析，从中提取专业知识。
决策流程海船避碰专家系统的决策流程是指系统在运行过程中，从问题解释、概念表示、问题求解、知识获取、决策制定、结果反馈等方面对问题进行处理的全过程。
1. 问题解释海船避碰专家系统在决策前，首先需要对问题进行解释。
在问题解释阶段，系统将问题转化为计算机可以自动处理和计算的形式。
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编订：__________________审核：__________________单位：__________________海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-8857-12 海船避碰专家系统领域知识的来源和决策流程初探使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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1 引言海船避碰专家系统（仿人智能自动避碰控制系统），对于降低碰撞事故具有重要的实用价值，也是实现完全自导的智能化船舶的重要组成部分。
近年来，国内外海运界学者对其进行了不少理论研究，但与实用化尚有一定距离。
专家系统的性能取决于知识库的质量，而知识库的质量又取决于所获取的领域知识的质量及可操作性。
因此，明晰领域知识的来源，对碰撞危险的判断、决策过程予以量值化并明确其流程是建构实用化的海船避碰专家系统的必要步骤。
2 领域知识的来源海船避碰行动的过程为：观察——判断——决策。
《1972年国际海上避碰规则》[1]（以下简称《海规》）第五条“了望”对观察作了规定：“每一船舶应经常用视觉、听觉以及适合当时环境和情况下一切有效的手段保持正规的了望，以便对局面和碰撞危险作出充分的估计。
”观察的项目至少应包括：航区水域、能见度、通航密度、本船操纵性能、风浪流情况、航速、吃水和可用水深的关系，雷达等助航设备可能的误差、来船的距离、方位、航向及动态，等等.通过观察所收集的信息，与专家系统知识库中的领域知识进行比较、推理，以确定碰撞危险程度、会遇局面的构成、本船的权利和义务、应采取的避让措施，并查核避让行动的有效性及避让结果，即为判断与决策过程。
下面列出海船避碰专家系统领域知识的来源。
2.1 《1972年国际海上避碰规则》《海规》是协调海上船舶避碰的技术指导和法律规范，其中可作为领域知识的内容有：伓员苋迷鹑蔚墓娑ǎ*?对避让行动的规定；?对避让信号的规定。
这些规定，也是专家系统知识库的建构的基础和约束条件，但在具体操作的量化上，尚需其他方面专家知识的补充。
2.2 专家意见专家意见往往是良好的船艺和船员通常做法或当时特殊情况所可能要求的戒备的总结归纳，或基于《海规》、几何关系，操纵特性等方面考虑的数量推导，是《海规》在具体操作和量化方面的重要补充。
比较典型的专家意见有：A.N.科克罗夫特和J.N.F.拉梅杰合著的《海上避碰规则指南》[2]；藤井首创并由Goodwin拓广至开阔水域的船舶领域（Vessel's domain）、Davis的动界（Arena）[3] ；Colley的RDRR；还有本文提及的我国学者的意见。
2.3 驾驶员实践经验大连海运学院船艺教研室1985年通过向我国海员散发“海上避碰实况调查表”获得了202次避碰实况数据[3]，吴兆麟和王逢辰通过统计获取的互见中能见度不良时，让路船采取避碰行动的四个特征量：伈扇”芘鲂卸绷酱嗬隓；?采取避碰行动时，目标船会遇最近距离DCPA；?转向避碰行动的幅度AC；?两船实际通过距离D。
2.4 自动避碰数学模型任茂东、钱玉林、杨盐生、周显著、赵劲松等在《中国航海》、《大连海运学院学报》发表了各自的研究结果，即自动避碰数学模型的研讨及海上避碰规则指南。
3 磁撞危险的判断及避让时机为了避免碰撞的发生，藤井建立了单一通航道中的船舶领域模型，该模型为对称于被保护船的一个椭圆。
Goodwin将此理论的应用范围拓延至开阔水域，并将模型改建为依左、右舷灯及尾灯照射范围区分的三个扇区，考虑到《海规》对避让责任的规定，三个扇区的外边界与本船的距离有所不同，比如，在Goodwin 建立的北海南部船舶领域模型中，它们的取值分别为0.7海里、0.8海里和0.45海里。
实质上，船舶领域是该船周围的有效水域。
该船驾驶员将他船保持在该区域之外，是船舶保持航行安全所需水域。
船舶领域可看作在避让时，保证两船安全驶过的最小距离在船舶360度方位上的分布。
船舶领域边界与该船的距离随方位变化，其尺度约为船长的数倍。
船舶领域是驾驶员为了避免碰撞而希望保持的有效区域，但碰撞危险存在的范围远大于该领域。
为了避免船舶领域被其他物标侵入，必须在更远的距离上提前采取避让行动，这一距离称为动界。
Davis等人在调查统计的基础上提出了动界模型，该模型是一个半径为2.7海里的圆。
将假想的船置于动界圆心使真船向左下方偏离，真船与假船（圆心）距离为1.7海里，方向从假想船船首向顺时针方向起算199度处。
同样考虑保持船舶领域不受其他物标侵入，但不从距离而是从时间因素出发，Colley提出了RDRR模型。
RDRR指目标沿相对运动线距本船领域边界的距离与其接近速度之比，单位为分钟。
RDRR实质为如会遇两船保向保速，则他船到达本船船舶领域边界所需时间。
在开阔水域且互见的情况下，一些学者推荐碰撞危险存在的RDRR为20分钟。
此外，国内外学者还进行了采用模糊集合或可拓集合论确定海船碰撞危险及避让相对开始距离或时刻的探讨，但迄今尚未达到成熟实用的程度。
以上专家依据可供知识库建构时判断碰撞危险及避让时机的参考。
当前航海实践中，对碰撞危险的判断，通常是根据DCPA和TCPA是否小于置定的期望值,若小于期望则认为有碰撞危险。
考虑到现阶段大多数海船的航行速度，为简化避让模型，可以考虑将时间因素转化合并为距离因素。
王逢辰根据《海规》条文，特别是号灯可见距离的规定，提出了互见中两船以不变的罗经方位相互驶近时，按所处的相对位置和允许的或规定的行动，将船舶会遇分成四个阶段。
[4]。
3.1 自由行动阶段在远距离，碰撞危险存在之前，两船可以自由采取行动。
两船距离以6海里为界。
3.2 致有构成碰撞危险阶段当两船接近到有碰撞可能性时开始，《海规》规定让路船应及早采取大幅度行动，以便两船能在安全距离上驶过，直航船此时必须保向保速。
两船距离，一般可以在3到6海里左右。
3.3 紧迫局面阶段当两船接近到单凭让路船的行动已经不能达到在安全距离上驶过时，紧迫局面已经形成。
这一阶段两船距离一般可以认为从小于3海里开始到1海里左右。
3.4 紧迫危险阶段由于接近中的两船，在开始形成紧迫局面以后，没有及时按《海规》采取行动以避免紧迫局面，而导致碰撞即将发生，即出现紧迫危险。
这时双方都应采取最有效避免碰撞的行动，包括背离规则的规定，以达到避免碰撞或减轻碰撞损失。
此时两船距离大约是本船船长的几倍。
笔者认为，王逢辰的这个划分是比较合理的，经比较和分析，第(2)阶段和第(4)阶段分别与动界和船舶领域相对应，因此，如采用动界和船舶领域的数量模型对各阶段开始时不同方位上两船距离进行细化，可作为知识库中碰撞危险及避让时机（距离）判断的领域知识。
4 局面的构成及避让决策流程《海规》对船舶在互见中的行动规则和船舶在能见度不良时的行动规则分别作了规定。
因此，应根据观察信息对能见度状况作出判断。
《海规》第三条对能见度不良作了定义，但无量化的规定。
根据海上习惯，当能见度小于5海里时，即应备车航行；当能见度2海里时，应按《海规》第三十五条的规定鸣放雾号。
实际执行中，即使有轻雾，两船可能在大于2海里的距离上互见，此时应执行互见中的行动规则。
4.1 能见度不良时的避让行动雷达是能见度不良时的主要助航设备，当应用雷达避碰时，对于一般船舶推荐选用12海里距离标尺。
一般认为(12～8)海里为判定碰撞危险阶段；(8～6)海里为避让行动阶段；(6～4)海里为查核阶段；4海里以内为即将形成紧迫局面阶段。
一般认为，能见度不良时会让安全标准是DCPA不少于2海里。
能见度不良时的避让措施包括减速和转向。
《海规》第十九条5款规定：“除已断定不存在碰撞危险外，每一船舶当听到他船的雾号显似在本船正横以前，或者与正横以前的他船不能避免紧迫局面时，应将航速减到能维持其航向的最小速度。
必要时，应把船安全停住,??"科克罗夫特[2]认为，在需要转向避让时，为使他船用雷达容易观察到，转向幅度至少应达到30度，若航速不变，最好在60度以上。
有关规则[1]规定：转向时应尽可能避免：伋员蛔吩酱猓哉崆暗拇安扇∠蜃笞颍*?对正横或正横后的船舶采取朝着它转向。
科克罗特还推荐，当雷达探测到不同方位来船时，本船航向改变的避碰操纵图。
4.2 船舶在互见中的避让行动4.2.1 根据船舶种类确定的避让责任互见中，除了《海规》在狭水道、分道通航制水域、追越的条款中另有规定，本船与他船构成会遇局面时，首先应依照船舶种类确定避让责任。
《海规》第十八条根据各类船舶操纵性能优劣、避让能力的大小，确定了船舶间的责任和业务，其排列顺序为，水上飞机、机动船、帆船、从事捕鱼的船舶、限于吃水的船舶、操纵能力受到限制的船舶和失去控制的船舶。
排在前面的船舶种类，义务大些，权利小点，排在后面的相对权利大些，义务小点。
4.2.2 一般情况下会遇局面的构成及避让《海规》第十三条、第十四条、第十五条根据会遇中两船的相对方位和航向及碰撞可能性分别定义了追越、对遇和交叉相遇三种局面（后两种局面只适用于会遇中两船均为机动船），下面分别讨论本船在不同局面中的避让责任及避让决策。
1)对遇局面：本船与他船避让责任相同，《海规》规定两船各应向右转向，为符合《海规》对避让行动“早、大、宽”的要求，开始转向时，两船距离应处于上述[4]第(2)阶段，转向幅度应不少于10度。
2)交叉相遇局面：如有他船在本船左舷，本船为被让路船，本船应保向、保速。
如有他船在本船右舷，本船为让路船。
一些学者将此局面分为小角度交叉和大角度交叉两种情况。
小角度交叉时，本船处于他船舷角6度(Q(30度（也有学者认为6度(Q(45度〉的方位。
此时两船相对速度大，两船接近快，本船应向右转向显示红舷灯，从被让路船船尾后方驶过，并鸣放操纵声号和（或）显示操纵号灯。
大角度交叉时，本船处于他船舷角30度(Q(112．5度的方位。
此时，相对速度小，两船接近慢，相持时间较长。
本船可根据观察信息，视两船横距大小或航行环境，从以下三种避让措施中选择最优者：伒绷酱峋嘟闲。
胰糜欣眩蟛嗨蚩砝刹扇〈蠓认蜃笞颍栽龃蠛峋啵匾笨勺笞蝗Γ弥焙酱韧ü⒚挪僮萆藕停ɑ颍┫允静僮莺诺啤*?若右让或左让均有困难，可采取减速或停车，让直航船从本船前方驶过。