多船会遇的船舶智能避碰专家系统研究与仿真
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因此，在“９６国际海上避碰会议”上曾提出，船舶自动谶碰决策系统研 究是今磨１０年乃至２０年航海技术领域研究的主攻方囱之一【¨。
入癸智姥蠢人类对外界事物识剐釉理解的感知能力、进行推理、联想和 学习的思维能力以及做出决策朔采取行动的反应能力所组成。人之所以有这 垡管熊ｔ莛因为人有鲡谖，麓谈是謦熊豹核心，是箍渤社会发展的动力。
ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ
Ｅｘｐｅｒｔ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｔ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｆｉｏｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０
ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｅ ｍｏｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆｖｅｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆｃｏｕｒｓｅ，
ｃｏｍｐｌｅｔｅ氇ｅ ａｕｔｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆＭｕｌｔｉ—ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ．
Ｓｅｖｅｒａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｉｔ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｒｅａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ ａｎｄ ｈａｓ ａ
ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ ｍｅｔｈｏｄ
’Ｔｈｉｓｐａｐ＃ｉｓ ｓｕｐｐｏａｅｄ ｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ，１９７８２．５２
２
武汉理工大学硕士学位论文
１．２船舶避碰自动研究系统的研究现状
专家系统（Ｅｘｐｅｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）也称为基于知识的系统，是人工智能的一 个最为熏簧的应用领域。专家系统产生子６０年代中然，经过二十多警的科 学研究，理论和技术日戆成熟，其应用褥到了飞速的发展。至今，世群各国 融经在医疗诊断、化学工程、谱啬识别、图像处理、金融决策、信号解释、 穗震骜搽、石漓、军事等领域磷期密了大量静实雳专家系统，其中不少系统 在性能上已达到旗至超过了同领域人类专家的水平，已经产生妓正在产生巨 大懿经济效蓑巍徒会影穗。
Ａｎａｌｙｔｉｃ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ
Ｐｒｏｃｅｓｓ（Ａｂｂｒｅｖｉａｔｅｄ：ＡＨＰ）ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ Ｍｕｌｔｉ．ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ
Ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｉｓ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．Ａｎｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒｉｓｋ ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｅ
武汉理工大学硕士学位论文
专家系统就是一种基于知识的智能型计算机软件系统。 具体的讲，专家系统就是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智 能程序系统。它能应用领域专家多年来积累的经验与专门知识，模拟人类专 家的思维过程，求解需要专家才能解决的具体问题。 专家系统现在应用非常的广泛。它有其特有的优越性。 我们知道，船舶在海上航行是由人、船、环境组成的一个复杂系统，这 个系统最大的特点就是它的不确定性，它涉及的人为因素很多。驾驶员在进 行避碰决策时，依据的是他多年的海上经验，而这种经验难以用传统的数学 方法综合地表达，也就是说无法提出明确的数学模型，因而无法很好地使用 其实践经验。这是ＤＣＰＡ、ＴＣＰＡ等传统数学模型的不足之处。专家系统在 处理经验方面有了长足的进步，它将获得的经验用特定的方式进行表示，然 后进行推理，得出专家经验基础之上的决策结果，较好的模拟了人的思维过 程，因而，这一领域适合开发专家系统。 关于船舶避碰的研究已有很长的历史，虽然取得了许多成果，但是船舶 碰撞问题并没有完全得到解决。船舶自动避碰决策系统的研究、开发、和使 用是发展的趋势。当前，为了避免船舶碰撞事故的发生，除对有关船员培训、 考试与值班的有关公约或标准进行修订以外，研究驾驶员的避碰决策过程， 将其避碰的机理融入船舶自动避碰决策系统，并在一定程度上或完全取代人 的避碰决策应该是有效的途径之一。 进行船舶避碰决策的研究，有助于船舶自动避碰决策系统的研究。船舶 自动避碰决策系统研究，是２０世纪的前沿课题，而在自动避碰决策系统研 究中，船舶避碰决策是重要的基础之一。进行避碰决策的研究是从根本上避 免或减少人为决策失误的途径之一，能促进海上交通学的发展与完善，能加 深对国际海上避碰规则的理解及模糊术语的量化研究，为避碰规则的理解与 完善提供依据。 随着船舶朝着大型化和高速化方向的发展，加上船舶数量的急剧增加， 碰撞事故越来越多，造成的危害也越来越大。避碰问题已经成了亟待解决的 重要问题。 本文主要研究多船会遇避碰决策以及相应的系统仿真，对解决船舶避碰 有着十分重大的意义。
Ｗｈｅｎ ｗｅ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．ｗｅ ｗｉＩｌ ｆｉｎｄ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｗｅ∽
ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖｏｙａｇｅｒ’ｓ ｃａｒｅｌｅｓｓｎｅｓｓ，ｉｇｎｏｒａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｏｓｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｖｉｏｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｃｏｌｌｉｓｉ鼬躐Ｓｅａ。Ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｒｅａｓｏｎ。ｔｏ
ｅｎｔｉｒｏａｍａｎｔ ｗａｓ ｐｏｌｌｕｔｅｄ．Ｈｏｗ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｉｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｃｈｅ ｔｏ
ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ曲ｓｔｒａｅｔ ｔｈｅ ｅｙｅｓ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓａｉｌｉｎｇ·ｗｏｒｌｄ．
为了检验该系统鹤可行佼，对凡种典型韵多船会遇局面滋行了计算机模 拟，结果与实际吻合，取得了良好的效果。
关键逶：多耪会逶；专家系统；ＡＨＰ法
‘本学位论文得到鼹家自然科学基垒项耳资助（批准母：１９９７２０５２）
武汉理工大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ＋
Ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｅｉｚｅ ｏｎ ａ ｂｉｇ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ贰ｓｅａ。ｗｈｉｃｈ ｄｏｅｓ
本文主要研究多船会遇船舶避碰专家系缆。在系统的研究过程中，首先 鼯耱熬遴疆镶域霰识滋行分耩；然露蕉层次分辑法蜜瑰了多貉会逶遴磋决 策，并艇在碰撞危险度的基础上实现了行动时机、避碰方案与转向幅度的计 算；接港摄据专家系绞理论，农艇舷鬻戆遴磁专家系绞戆基戳上梅建了多聚 会遇的避碰专家系统的框架；最后，以Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６，０作为软件开发平台， 井结合Ｍ鑫ｔｌａｂ ６．０软件，设计了一种舆有良好可视他人枧界藏躲多船会遇避 碰仿真专家系统软件。值得指出的是，本软件在给出了避碰方案、行渤时机、 转向幅度与复航时间豹基础上，实现了多船会遇船舶避碰决策的自动仿真。
ｇｒｅａｔ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｓａｆｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｈｉｐｐｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ＯＣｅａｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｍａｎｙ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｅａｃｈ ｙｅａｒ．Ｌｏｔｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ，ｅｎｏｒｍｏｕｓ ｇｏｏｄｓ ｗｅｒｅ ｌｏｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｃｅａｎ
ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ ６＋０，ａ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ＊ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ Ｅｘｐｅｒｔ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｎｏｔｅｄ ｔｌｌａｔ ｔｈｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｎ ｇｉｖｅ ｏｕｔ
武汉理工大学 硕士学位论文 多船会遇的船舶智能避碰专家系统研究与仿真 姓名：朱沁 申请学位级别：硕士 专业：流体力学 指导教师：刘祖源
20040301
武汉理工大学硕士学位论文
摘 要＋
海上船秀鑫磁攘事故楚靛行安全豹蘩害，在海上交避事兹孛鑫育缀大魄铡。 随着海上贸易的发展和人们对海洋资源需求的日益增加，每年都有大量船舶 碰撞事战的发搬，给戢界带来了巨大豹生命．秘财产的缀失，魄严重破坏了还 有海洋生态环境。如何避免胎舶间发生碰撞是确保船舶安念航行的重要环 节，也一直是飑际航海界非常莛视的阀题。究其原因，绝大多数碰撞事故都 楚由予操缀者的巯忽、过失蔽及严重违反海童避碰藏剃所导致。函诧，减少 人为操纵失误魑降低船舶碰撞事故率和提高船舶航彳予安全的关键。网前，世 赛各嚣帮在寻求有效静蠡动逶磁手段，戮减少碰撞的发生。
ｍｏｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｖｅｅｒ ａｒｅ
ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｅｏｒＢ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
专家艨统的提出和应用促进了人工翱能理论和技术的发展，开辟了计算 搬裳勰嚣数篷阉逛懿寿效途径，在处理纛算法然农熟识芷程孛漫示窭了特骞 的优越性，越来越受到人们的重视。
船舶避碰决策系统［４９４２１的磅究，始予２０世纪７０冬代末，进入９０年代 以来发展迅速。并成为目前航运界以及航海科技界研究的前沿课题。八十年 代求，日本及英脚率先用专家系统的方法研究了船舶避碰自动他的问鼷，并 研制出了各自的横损船舶避碰专家系统。哥前，船舶避碰自动化系统奎要分 为两种类型：一种是人机对话咨询式的；另一种是全自动式的，它不仪给出 狡策，露艇遣壹羧车、靛装置，傻籍耱羧系统豹决策运动。它绘密的谶碰决 策是辅助式的，仅供船舶驾驶员参考。
Ｈ
武汉理工大袋硕士学位论文
第１章 引 言
１。１论文选题豹意义
海上船舶磺撞事故是航｛亍安全的蓠害，衣海上船舶交通梁教中是奇很大 比例。避免船舶同发擞碰撞，是确保船舶安众航行的藿要环节，是驾驶人员 在航行值班中的首要职责，也一直是航海界非常重视的问题。
关予船舶漩碰静研究已经有缀长簸历史了。罩在税船时代，入们就针对 帆船操纵特点研究会遇时相甄碰撞的技术，从碰撞事故中总结经验教训，撼 窭一骜技术链鹣援爨｜ｌ，斧形成会逶梵俦（又称避磁尼簿）静裙步藤溅。疆蕾 国际海上避碰规则的出台，人们对规则和惯例进行了大量深入的探讨和研 究。在ｌ毙基磁主，久爨嚣始趸倍惠论、系统谂耀控裁论戆鼹纛疆囊海上逮磁 问题，取得了不少成果。尽管如此，溅碰问鼷并没有得到很好的解决，船舶 碰撞事故仍然避毒发生。
美豳百科套书指出；在广泛使用臀达前５０年，船舶碰撞造成的航运灾 难占２３％。在我国，根据１９９４年１月～１９９８簪２月的水上交遵事故占统诗，
船舶碰撞事故爵永上慧事敲数的５４．５‰仅１９９８年由于船舶碰撞搴故所造
成的直接经济损失就达４００００万元，毵亡近７００人。根据日本１９８８年海搴 窜爨凌诗，酞１９８５～１９８７年鹣３年串，共发生碰撞攀敖６６ｌ起，渗及船舶 １３０９艘，其中１９８５年发生碰撞事故２２８件，涉及船舶４４６艘；１９８６年发生 逑撞事数２０２络，涉及勰靛４０２蓑；１９８７年发生磁攘事故２３１传，涉及麓 舶４６１艘，也魑各类水上交避事故中最高的。根据网本１９９０～１９９４年海上 拳教统诗，磋攮事教分裂隽１８８０、１７０５、１７９８、１６４９帮１３７９起，嚣海上各 类事故乏首。通过上述数据足以说明碰撞事故的严重性以及对船舶避碰决策 进行深入礤究躬追切性。
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｍｉｓｐｌａｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ
ｏｆ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｅｏｕｎｔｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｒｅ ｌｏｏｋｉｎｇ ｆｏｒ ａ１１ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ
ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ Ｐ粕ｅｒ，Ｍｕｌｔｉ—ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｈｉｅｆｌｙ
ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ。琢ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ
入癸智姥蠢人类对外界事物识剐釉理解的感知能力、进行推理、联想和 学习的思维能力以及做出决策朔采取行动的反应能力所组成。人之所以有这 垡管熊ｔ莛因为人有鲡谖，麓谈是謦熊豹核心，是箍渤社会发展的动力。
ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ
Ｅｘｐｅｒｔ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｔ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｆｉｏｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０
ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｅ ｍｏｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆｖｅｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆｃｏｕｒｓｅ，
ｃｏｍｐｌｅｔｅ氇ｅ ａｕｔｏ－ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆＭｕｌｔｉ—ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ．
Ｓｅｖｅｒａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｉｔ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｒｅａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ ａｎｄ ｈａｓ ａ
ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉ－ｓｈｉｐ ｍｅｔｈｏｄ
’Ｔｈｉｓｐａｐ＃ｉｓ ｓｕｐｐｏａｅｄ ｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌ ＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｕｎｄｅｒＧｒａｎｔＮｏ，１９７８２．５２
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武汉理工大学硕士学位论文
１．２船舶避碰自动研究系统的研究现状
专家系统（Ｅｘｐｅｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）也称为基于知识的系统，是人工智能的一 个最为熏簧的应用领域。专家系统产生子６０年代中然，经过二十多警的科 学研究，理论和技术日戆成熟，其应用褥到了飞速的发展。至今，世群各国 融经在医疗诊断、化学工程、谱啬识别、图像处理、金融决策、信号解释、 穗震骜搽、石漓、军事等领域磷期密了大量静实雳专家系统，其中不少系统 在性能上已达到旗至超过了同领域人类专家的水平，已经产生妓正在产生巨 大懿经济效蓑巍徒会影穗。
Ａｎａｌｙｔｉｃ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ
Ｐｒｏｃｅｓｓ（Ａｂｂｒｅｖｉａｔｅｄ：ＡＨＰ）ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ Ｍｕｌｔｉ．ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ
Ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｉｓ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．Ａｎｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒｉｓｋ ｔｈｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｅ
武汉理工大学硕士学位论文
专家系统就是一种基于知识的智能型计算机软件系统。 具体的讲，专家系统就是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智 能程序系统。它能应用领域专家多年来积累的经验与专门知识，模拟人类专 家的思维过程，求解需要专家才能解决的具体问题。 专家系统现在应用非常的广泛。它有其特有的优越性。 我们知道，船舶在海上航行是由人、船、环境组成的一个复杂系统，这 个系统最大的特点就是它的不确定性，它涉及的人为因素很多。驾驶员在进 行避碰决策时，依据的是他多年的海上经验，而这种经验难以用传统的数学 方法综合地表达，也就是说无法提出明确的数学模型，因而无法很好地使用 其实践经验。这是ＤＣＰＡ、ＴＣＰＡ等传统数学模型的不足之处。专家系统在 处理经验方面有了长足的进步，它将获得的经验用特定的方式进行表示，然 后进行推理，得出专家经验基础之上的决策结果，较好的模拟了人的思维过 程，因而，这一领域适合开发专家系统。 关于船舶避碰的研究已有很长的历史，虽然取得了许多成果，但是船舶 碰撞问题并没有完全得到解决。船舶自动避碰决策系统的研究、开发、和使 用是发展的趋势。当前，为了避免船舶碰撞事故的发生，除对有关船员培训、 考试与值班的有关公约或标准进行修订以外，研究驾驶员的避碰决策过程， 将其避碰的机理融入船舶自动避碰决策系统，并在一定程度上或完全取代人 的避碰决策应该是有效的途径之一。 进行船舶避碰决策的研究，有助于船舶自动避碰决策系统的研究。船舶 自动避碰决策系统研究，是２０世纪的前沿课题，而在自动避碰决策系统研 究中，船舶避碰决策是重要的基础之一。进行避碰决策的研究是从根本上避 免或减少人为决策失误的途径之一，能促进海上交通学的发展与完善，能加 深对国际海上避碰规则的理解及模糊术语的量化研究，为避碰规则的理解与 完善提供依据。 随着船舶朝着大型化和高速化方向的发展，加上船舶数量的急剧增加， 碰撞事故越来越多，造成的危害也越来越大。避碰问题已经成了亟待解决的 重要问题。 本文主要研究多船会遇避碰决策以及相应的系统仿真，对解决船舶避碰 有着十分重大的意义。
Ｗｈｅｎ ｗｅ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．ｗｅ ｗｉＩｌ ｆｉｎｄ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｗｅ∽
ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖｏｙａｇｅｒ’ｓ ｃａｒｅｌｅｓｓｎｅｓｓ，ｉｇｎｏｒａｎｃｅ ａｎｄ ｔｈｏｓｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｖｉｏｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｃｏｌｌｉｓｉ鼬躐Ｓｅａ。Ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｒｅａｓｏｎ。ｔｏ
ｅｎｔｉｒｏａｍａｎｔ ｗａｓ ｐｏｌｌｕｔｅｄ．Ｈｏｗ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｉｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｃｈｅ ｔｏ
ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ曲ｓｔｒａｅｔ ｔｈｅ ｅｙｅｓ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓａｉｌｉｎｇ·ｗｏｒｌｄ．
为了检验该系统鹤可行佼，对凡种典型韵多船会遇局面滋行了计算机模 拟，结果与实际吻合，取得了良好的效果。
关键逶：多耪会逶；专家系统；ＡＨＰ法
‘本学位论文得到鼹家自然科学基垒项耳资助（批准母：１９９７２０５２）
武汉理工大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ＋
Ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｅｉｚｅ ｏｎ ａ ｂｉｇ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ贰ｓｅａ。ｗｈｉｃｈ ｄｏｅｓ
本文主要研究多船会遇船舶避碰专家系缆。在系统的研究过程中，首先 鼯耱熬遴疆镶域霰识滋行分耩；然露蕉层次分辑法蜜瑰了多貉会逶遴磋决 策，并艇在碰撞危险度的基础上实现了行动时机、避碰方案与转向幅度的计 算；接港摄据专家系绞理论，农艇舷鬻戆遴磁专家系绞戆基戳上梅建了多聚 会遇的避碰专家系统的框架；最后，以Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６，０作为软件开发平台， 井结合Ｍ鑫ｔｌａｂ ６．０软件，设计了一种舆有良好可视他人枧界藏躲多船会遇避 碰仿真专家系统软件。值得指出的是，本软件在给出了避碰方案、行渤时机、 转向幅度与复航时间豹基础上，实现了多船会遇船舶避碰决策的自动仿真。
ｇｒｅａｔ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｓａｆｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｈｉｐｐｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ＯＣｅａｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｍａｎｙ ｓｈｉｐ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｅａｃｈ ｙｅａｒ．Ｌｏｔｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ，ｅｎｏｒｍｏｕｓ ｇｏｏｄｓ ｗｅｒｅ ｌｏｓｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｃｅａｎ
ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ Ｍａｔｌａｂ ６＋０，ａ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ＊ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ Ｅｘｐｅｒｔ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｎｏｔｅｄ ｔｌｌａｔ ｔｈｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｎ ｇｉｖｅ ｏｕｔ
武汉理工大学 硕士学位论文 多船会遇的船舶智能避碰专家系统研究与仿真 姓名：朱沁 申请学位级别：硕士 专业：流体力学 指导教师：刘祖源
20040301
武汉理工大学硕士学位论文
摘 要＋
海上船秀鑫磁攘事故楚靛行安全豹蘩害，在海上交避事兹孛鑫育缀大魄铡。 随着海上贸易的发展和人们对海洋资源需求的日益增加，每年都有大量船舶 碰撞事战的发搬，给戢界带来了巨大豹生命．秘财产的缀失，魄严重破坏了还 有海洋生态环境。如何避免胎舶间发生碰撞是确保船舶安念航行的重要环 节，也一直是飑际航海界非常莛视的阀题。究其原因，绝大多数碰撞事故都 楚由予操缀者的巯忽、过失蔽及严重违反海童避碰藏剃所导致。函诧，减少 人为操纵失误魑降低船舶碰撞事故率和提高船舶航彳予安全的关键。网前，世 赛各嚣帮在寻求有效静蠡动逶磁手段，戮减少碰撞的发生。
ｍｏｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ｖｅｅｒ ａｒｅ
ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｅｏｒＢ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
专家艨统的提出和应用促进了人工翱能理论和技术的发展，开辟了计算 搬裳勰嚣数篷阉逛懿寿效途径，在处理纛算法然农熟识芷程孛漫示窭了特骞 的优越性，越来越受到人们的重视。
船舶避碰决策系统［４９４２１的磅究，始予２０世纪７０冬代末，进入９０年代 以来发展迅速。并成为目前航运界以及航海科技界研究的前沿课题。八十年 代求，日本及英脚率先用专家系统的方法研究了船舶避碰自动他的问鼷，并 研制出了各自的横损船舶避碰专家系统。哥前，船舶避碰自动化系统奎要分 为两种类型：一种是人机对话咨询式的；另一种是全自动式的，它不仪给出 狡策，露艇遣壹羧车、靛装置，傻籍耱羧系统豹决策运动。它绘密的谶碰决 策是辅助式的，仅供船舶驾驶员参考。
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武汉理工大袋硕士学位论文
第１章 引 言
１。１论文选题豹意义
海上船舶磺撞事故是航｛亍安全的蓠害，衣海上船舶交通梁教中是奇很大 比例。避免船舶同发擞碰撞，是确保船舶安众航行的藿要环节，是驾驶人员 在航行值班中的首要职责，也一直是航海界非常重视的问题。
关予船舶漩碰静研究已经有缀长簸历史了。罩在税船时代，入们就针对 帆船操纵特点研究会遇时相甄碰撞的技术，从碰撞事故中总结经验教训，撼 窭一骜技术链鹣援爨｜ｌ，斧形成会逶梵俦（又称避磁尼簿）静裙步藤溅。疆蕾 国际海上避碰规则的出台，人们对规则和惯例进行了大量深入的探讨和研 究。在ｌ毙基磁主，久爨嚣始趸倍惠论、系统谂耀控裁论戆鼹纛疆囊海上逮磁 问题，取得了不少成果。尽管如此，溅碰问鼷并没有得到很好的解决，船舶 碰撞事故仍然避毒发生。
美豳百科套书指出；在广泛使用臀达前５０年，船舶碰撞造成的航运灾 难占２３％。在我国，根据１９９４年１月～１９９８簪２月的水上交遵事故占统诗，
船舶碰撞事故爵永上慧事敲数的５４．５‰仅１９９８年由于船舶碰撞搴故所造
成的直接经济损失就达４００００万元，毵亡近７００人。根据日本１９８８年海搴 窜爨凌诗，酞１９８５～１９８７年鹣３年串，共发生碰撞攀敖６６ｌ起，渗及船舶 １３０９艘，其中１９８５年发生碰撞事故２２８件，涉及船舶４４６艘；１９８６年发生 逑撞事数２０２络，涉及勰靛４０２蓑；１９８７年发生磁攘事故２３１传，涉及麓 舶４６１艘，也魑各类水上交避事故中最高的。根据网本１９９０～１９９４年海上 拳教统诗，磋攮事教分裂隽１８８０、１７０５、１７９８、１６４９帮１３７９起，嚣海上各 类事故乏首。通过上述数据足以说明碰撞事故的严重性以及对船舶避碰决策 进行深入礤究躬追切性。
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｍｉｓｐｌａｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ
ｏｆ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｅｏｕｎｔｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｒｅ ｌｏｏｋｉｎｇ ｆｏｒ ａ１１ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ
ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ Ｐ粕ｅｒ，Ｍｕｌｔｉ—ｓｈｉｐ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｃｈｉｅｆｌｙ
ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ。琢ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍａｉｎ ｏｆ