分解协调法在船舶避碰决策中的研究
内河船舶避碰决策智能优化研究
１ 船舶碰撞危险度与人 的心理 活动和实 际 ） 操作经验密切相关 ， 影响因素众多 ， 在这些影响因 素中， 学者公认 Ｄ Ｐ Ｃ Ａ和Ｔ Ｐ 是影 响船 舶碰撞 危 ＣＡ 险度最 重要 的两 个 因素 。 一般来 说 Ｄ Ｐ 小 ， Ｃ Ａ越 碰 撞危险度越大 ；Ｃ Ａ Ｔ Ｐ 值越小 ， 碰撞危险度越大 。
任与权利是不 同的 ， 以船舶驾驶人员面临不 同 所 舷角来船时感觉到的碰撞危 险度也 是不同的； 第
二 ， 实 际航 行 过 程 中， 同 的会 遇 局 面 ， 在 不 随着 本 船与来 船会 遇 时 的舷 角 增 大 ， 要 求 本 船 转 向避 则 让 的幅 度也增 大 ， 向时 间也 越 长 ， 舶 驾驶 人员 转 船 感觉 到碰 撞 危 险度也 在增 大 【。 ２ ］
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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：
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，还缺乏较深入研究。
1.3研究中采用的方法
第一，坚持继承与发展相结合的原则。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。
图2-2航向交叉角和舷角
根据《1972年国际海上避碰规则》和航行灯的水平光弧及能见距离【9】，会遇可分为对遇、交叉相遇和追越三种类型，但对应每类又有不同的会遇状态，考虑海员通常做法，对碰撞态势一般可分为以下几类：
1）对遇局面
当两艘机动船在相反的或接近相反的航向上相遇致有构成碰撞危险时的局面，称之为对遇局面。即Q≤5°，且ΔC在174°～186°之间，
船舶安全会遇距离与船舶领域有密切联系的概念，它以船舶领域为基础，考虑了领域边界模糊和船舶观测设备的观测误差。一般认为Goodwin的观测最适宜于海上【8】。其观测结果为：对于本船右舷0°～112.5°的来船，安全会遇距离设为0.85nmile；对于112.5°～247.5°的来船，安全会遇距离设为0.45nmile；对于247.5°～360°的来船，安全会遇距离设为0.70nmile。
工作分解结构在船舶建造项目中的应用研究
_echnol ogy a nd R e s ear c h技l术I与l研J讨工作分解结构在船舶建造项目中的应用研究■文／谢春晓2014年，世界经济贸易复苏速度可望有所加快，但仍面临不确定性风险。
1月初，I M F预计2014年全球经济增速将从2013年的2．8％小幅度提升至3．1％。
W TO预计，2014年全球贸易将增长4．5％，高于2013年的2．5％，但仍低于过去20年间5．4％的平均增长水平。
航运市场方面，运力过剩的压力依然较大。
在造船市场，新船成交量在经历了2012年的极度低迷后，在2013年有了较大回升放量，一定程度上透支了后期的市场需求，在这种情况下，预计2014年下半年新船订单和价格上升动力将逐渐减弱，加之劳动力成本的不断上升，造船企业仍然面临严峻的考验。
在扩大收入艰难的情况下，造船企业练好“内功”，降低成本，提高效率将是走出困境的重要措施，而做好船舶建造项目中的工作分解结构，对降低成本则具有重要意义。
1、项目管理和工作分解结构项目管理能够提高工程项目管理的水平，提高工作效率，工作分解结构(W B S)作为一种有效的成本管理方法，在造船项目管理和控制中得到了广泛应用。
项目具有时间上的临时性和唯一性，以及将必要的作业彻底分解到详细阶段并按顺序进行的特征。
项目管理是指在一定的时间、资源、费用等约束条件下，为了达到项目的目标对项目所实施的计划、组织、协调和控制的过程。
项目管理法的最大特征之一是在计划阶段为了将作业分80船舶物资与市场12014．4解为详细阶段，构建并使用W B S。
W B S以可交付成果为导向对项目要素进行的分组，它归纳和定义了项目的整个工作范围，每下降一层代表对项目工作的更详细的定义。
W B S总是处于计划过程的中心，也是制定进度计划、资源需求、成本预算、风险管理计划和采购计划等的重要基础。
W B S同时也是控制项目变更的重要基础。
项目范围是有W B S定义的，所以W B S也是一个项目的综合工具。
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。
基于对策论的避免船舶不协调避碰行动模型
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基 于对 策论 的避免船舶不协调避 碰行动模型
冯志强 黄
（． １ 广西贵港船舶检 验处 广西
伟 程智斌。
湖北 武汉 ４ ０３ ） ３ ０３
５７０ ； ２ 海军工程大学 ３ １０ ．
摘要 ： 本文通过建立基于对策论 的避 免船舶 不协调避碰行动模 型， 对两船会遇 中船舶 的避碰 行动 的时机 问题
（ ］ ） ｝
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定 义两船 的得 失 函数 为 ： 两船 均 左 转 向或 右 转 向。 若 以
及 一船左 转 向 另 一 船保 向 保 速 时 ， 方 的得 失 为 ＋１ 双 ； 双 方均保 向保 速 时得 失为 ０其 余 的避碰 行 动双 方 的得 ；
（ ， ） （ ， ）（ ， ） （ ， ） ０ ０ ，０ ８ ， ８ ０ ，８ ８
对两船会都有损失。而一方所得与另一方所失是不相 等的， 因此， 避免不协调避碰行动 的决策属于非零和两 人对 策 问题 ［ Ｚ。 １］ －
设 ： 舷 对遇 两船 中 我 船 为让 路 船 ， 两 船 间 的距 右 随 离采 取避 碰行动 的概 率 密 度 为 ｓｚ ， 船 随两 船 间距 （ ）他 离采 取避 碰行 动 的概 率 为 ｇ（ 。若 在 会遇 中， 船 的 ） 两
表 １ 随两船 距离船舶采取避 碰行动的概率分 布表
让 路 距 离
，
当两船都行动时双方得失为 一１ 当两船都不行动 时得 ， 失为 Ｏ 则 两船 的得 失 显 然是 不发生 两 船都 行 动 的期 望 ， Ｍ（ ， ） ｘ Ｙ 。因为在会遇中， 若任一船适时地采取了大幅
船舶避碰研究方法综述
“）对分析得出的结论与研究者事先预测的论点对比，选择有效的数据进行问题的剖析，提出保持或者
剔除某些因素的建议。比如从时间方面提出船员值班时间的调整，从客观环境方面提出操船技艺的改进，从 主观条件方面提出管理的和谐，以及从空间跨越方面提出海事制度的完善等等。
人们在运用此方法进行船舶避碰的研究过程中，可能遵照此程序进行探讨，也可能在某个步骤或者某步
方法除了应用于分道通航制以及水上交通管理方面，还代表着一股改革的新风。有些学者预测，此方法将会
给水上交通安全带来一次革命。
４法律法规研究法 在船舶避碰过程中，权利船与义务船并存，因此催生出保障权利和履行义务的相关法律法规。法律法规 研究法就是根据船舶避碰中权利方和义务方的关系来研究其权利和义务是否有利于避碰的一种研究方法。
ａｒｅ
ｖａｒｉｅｄ．
万方数据
（１）人们通过对某一个或者某一类船舶安全、船舶经济案例进行调查，初步提出自己的论点，随后搜集相 关的有效数据。
收稿日期：２００８—０６－２９ 作者简介：黄锦ｍ（１９８３－－），男，江西赣州人。江苏海事职业技术学院航海技术系助教。
万方数据
南通航运职业技术学院学报
２００９掘
（２）根据马克思主义哲学方法论，任何事物的组成都是由时间、空间、人的主观条件以及自然的客观环境 组成。因此，人们习惯性地对搜集的相关数据从时间、空间、主观条件或客观环境等方面进行分类统计。
海事分析
海事预防
安全经济抵港Ｈ船舶避碰
案例统计分析法示意图
时一空一主一客＝值一船一管一制 问一问一观一观＝班一艺一理一度 统一统一条一环二调一改一和ｉ兀 计一计一件一境＝整一进一谐一善
图２避碰技术研究法示意图
船舶把人和货物从出发港运往目的港，要么安全但不经济地运行，要么经济但不安全地运行，要么安全
船舶避碰智能决策支持系统研究
船舶避碰智能决策支持系统研究
范修海
【期刊名称】《电脑与信息技术》
【年(卷),期】2011(019)003
【摘要】建立了一个基于RBR(Case-Based Reasoning,基于案例推理)和
CBR(Rule-Based Reasoning,基于规则推理)结合的船舶避碰决策支持模型,将这个模型引入到船舶避碰智能决策支持系统IDSSVCA(Intelligent Decision Support System for Vessel Collision Avoidance)的设计中,给出了系统的基本结构,重点论述了案例数据库系统.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】范修海
【作者单位】安徽城市管理职业学院,合肥,230601
【正文语种】中文
【中图分类】U666.12+4;TP18
【相关文献】
1.船舶避碰智能决策支持系统的设计与实现 [J], 刘宇宏
2.新型航海技术对船舶避碰自动化的影响研究 [J], 崔东楠
3.船舶避碰的粒子群-遗传(PSO-GA)的混合优化算法研究 [J], 周凤杰
4.基于AIS信息的船舶避碰局限性分析研究 [J], 徐天奇;毛旭东
5.基于模拟退火算法的海上风电水域船舶避碰研究 [J], 翁建军;余林锋
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内河船舶操纵及避碰决策优化研究的开题报告
内河船舶操纵及避碰决策优化研究的开题报告一、选题背景及意义内河船舶操纵及避碰决策是内河运输中非常重要的环节。
如何通过优化决策及采用科学的操纵方法，提高内河船舶的运输效率和安全性，是当前内河运输领域亟待解决的问题。
内河船舶在漂浮过程中，受到的影响较大。
内河水平复杂，水流、水深、水位和水质等都存在较大的变化，同时还需要考虑沉降物和浮游生物的影响。
这些因素会影响到船舶的前进速度和方向，导致船舶操纵越来越困难。
此外，内河船舶碰撞事故频率较高，船舶之间的避碰也是内河运输中重要的事项。
内河船舶避碰的决策涉及到船舶航行规则、周围环境状况等多种因素，因此避碰的决策需要特别谨慎，以确保船舶的运行安全。
针对以上问题，本文将探讨基于数据驱动的内河船舶操纵及避碰决策优化方法，为内河航运领域提供有效技术支持和解决方案。
二、研究内容及方法本研究的主要内容包括以下三个方面：1. 设计内河船舶操纵方案：本文将通过建立内河航行规则的信息服务系统，以及采用基于数据的船舶动态预测模型，从而设计出科学的内河船舶操纵方案。
2. 优化内河船舶避碰决策：本文将运用深度学习算法建立内河船舶避碰的多因素决策模型，在考虑周围环境、船舶属性、船员技能等多种因素的情况下，为船舶提供科学合理的避碰决策方法。
3. 建立内河船舶操纵避碰智能化控制系统：本文将把前两个步骤的成果结合起来，构建内河船舶操纵避碰智能化控制系统，实现数据驱动的船舶操纵和智能避碰功能。
本研究采用的方法包括信息服务系统、深度学习算法、机器学习算法、增强学习算法等。
三、预期目标及成果1. 实现数据驱动的内河船舶操纵和智能避碰；2. 设计完善的内河船舶操纵规则，提高内河运输效率与安全性；3. 建立内河船舶避碰多因素决策模型，作出智能化避碰决策；4. 设计并实现内河船舶操纵避碰智能化控制系统，为实际应用提供技术支持和解决方案。
四、研究难点及创新点1. 内河航行规则信息的快速获取和分析；2. 内河船舶动态预测模型的建立；3. 避碰多因素决策模型的设计与仿真；4. 内河船舶操纵避碰智能化控制系统的设计与实现。
船舶避碰智能决策自动化研究
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[收稿日期] 2005-09-28 [基金项目]福建省自然科学基金资助项目(A0410023) [作者简介]李丽娜(1962-),女,教授,从事航海自动化技术研究. [文章编号] 1007-7405(2006)02-0188-05 ·综述·船舶避碰智能决策自动化研究李丽娜,杨神化,曹宝根,李子富 (集美大学航海学院,福建厦门 361021) [摘要]简要论述了实现船舶自动避碰的意义、自动避碰的基本过程及其研究内容,重点分析了国内外船舶避碰智能决策自动化的研究现状和动向、存在的主要问题与对策,指出了船舶避碰智能决策自动化尚待研究的课题. [关键词]船舶避碰;智能决策;碰撞危险度;模糊数学;专家系统;神经网络 [中图分类号] U 666·12+4 [文献标识码] A 0 引言随着航运业的发展,船舶正朝着大型化、专业化、快速化方向发展,海上交通环境因此日趋复杂,船舶航行密度越来越大,航道与港口水域变得相对狭窄,使得船舶操纵问题越来越突出,船舶碰撞、搁浅触礁事故时有发生.据统计,每年失事的船舶约 200 艘,总吨位数为 120 万,t 占世界船队的 0· 4%左右,这相当于每 15 d 失事一艘 5 万 t 级的船舶.事实说明,在船舶避碰辅助设备十分普及的今天,船舶碰撞、搁浅和触礁事故仍屡屡发生.这些事故的发生,不仅造成了重大的人员伤亡、巨额财产损失,而且对海洋环境构成严重的威胁.在碰撞的事故原因调查中,有 80%以上是由于人为因素造成的.解决人为因素问题可以通过两个途径:一是加强船员的技术培训及管理,提高船员的素质及责任感;二是提高船舶的自动化程度,逐步实现航海自动化.由于航海是一种艰苦的职业, 其特殊的工作条件和环境,使得船员的流动性较大.随着经济的发展,船员不可能长期从事航海这个职业已成事实,这样必然导致船员海龄不高、驾驶员经验不足以及技术不娴熟等问题.综上分析, 随着科学技术的迅猛发展,从技术上提高船舶的自动化程度,在决策和操作上减少人的参与,减轻驾驶员的负担,逐步实现船舶避碰的自动化,这才是解决人为因素问题的根本办法.因此,船舶避碰自动化的研究对船舶安全很有实际意义,“1996 年国际海上避碰会议”就曾提出,船舶自动避碰是今后 10 年乃至 20 年航海技术的主攻方向. 1 船舶自动避碰的基本过程为了区别船舶间的碰撞和船舶搁浅触礁问题,以往人们通常把避免船舶间碰撞的系统称为避碰系统,把避免搁浅触礁的系统称为避礁系统.实际上避碰和避礁是不可分割的统一体,两个问题必须兼顾才能确保船舶的安全航行,因此这里所指的船舶避碰的含义是避免船舶碰撞和搁浅触礁二重意思. 第 2 期李丽娜等:船舶避碰智能决策自动化研究船舶自动避碰的基本过程如图 1 所示. 严格来讲,船舶自动避碰包括水上与水下物标信息源的自动采集与处理、避碰信息的处理、危险判断与最佳决策的自动生成(即避碰智能决策的自动化过程)、决策的自动实施以及自动通报本船的操船意图等.智能自动舵[1]和主机自动控制系统可以解决避碰决策的自动实施问题;关于自动通报本船操船意图问题因原有通信设备 VHF 的局限性尚未解决,新兴的船舶自动识别系统 AIS (Automatic Identification System)有可能解决这个问题. 2 国内外研究现状及其新动向 2·1 关于避碰信息的量化处理关于避碰信息的量化处理包括目标船运动要素和安全判据的量化、船舶碰撞危险度的评价方法,如运用模糊数学和神经网络方法建立船舶碰撞危险度、船舶碰撞空间危险度和时间危险度的模型. 文献[2]将基于自适应神经网络的模糊推理用于评价船舶碰撞危险度.结果表明,基于神经网络的模糊推理系统既能利用模糊数学的模糊语言来表达人的语言,又能利用神经网络的自学习功能, 学习已有的经验,是一种较好的学习方法.文献[3]基于“领域”概念和模糊原理,建立起一个用于确定船舶间碰撞危险度的数学模型.这些研究结果显示了模糊数学、神经网络在船舶碰撞危险度的评价方面得到有效应用. 文献[4]以《国际海上避碰规则》(以下简称《规则》)为依据,以船长专家对《规则》的解释和驾驶员的实践经验为基础,应用运动学原理及平面解析几何的知识,基于雷达和 AIS 提供的信息,导出安全会遇距离的数学模型,以此为基础又导出紧迫局面距离和最晚施舵时机的量化模型.最晚施舵时机不仅反映了目标与本船可能发生碰撞的危险性和紧迫性,而且隐含着本船对危险目标所采取的避让措施的难易程度,文献[5]船舶避碰智能决策的自动生成正是用它来衡量多船情况下危险目标的危险度大小,决定避让参考目标. 2·2 关于避碰智能决策的自动生成与优化 2·2·1 模糊数学方法文献[6]研究的“船舶避碰的模糊决策”,利用模糊数学结合实际调查提出了一种避碰决策方法,同时给出了在船舶交叉相遇局面中让路船的让路时机和转向幅度.这一方法对于进行避碰研究, 帮助海员进行避碰决策,避免船舶碰撞有一定意义. 2·2·2 神经网络方法文献[7]采用神经网络的方法来处理电子海图系统中船舶自动避碰,利用电子海图技术在模拟海上环境的基础上,考虑船舶操纵特性及其海况影响,提出一种解决自动避碰的新方法.但在研究过程中发现,用单一网络模型不能处理所有的船舶会遇状态,而是将船舶会遇状态确定为分级网络,不同的会遇状态对应着不同的神经网络,构成组合神经网络群.神经网络的网络结构、网络的权值及其参量设计,以及怎样确立组合神经网络中各个子网络之间的相互关系,这是一项非常艰巨而复杂的工作.因此,迄今为止神经网络方法在船舶自动避碰研究中尚未得到成功的应用. 2·2·3 遗传算法方法文献[8]提出了将一条航路定义为遗传群体中的一个个体,将航路上的转向点定义为个体的基·189·集美大学学报(自然科学版)第11 卷因,从而基于遗传算法对船舶航路进行规划,以达到安全避让来船的目的.虽然该方法在许多地方还不够成熟,尤其是没有充分考虑《规则》和海员的习惯做法等,在安全航路设计中常会出现违反航海常规和避碰规则的结果,但至少提出了一个新的研究思路.文献[9]在遗传算法的基础上,引入了 bayes 模型,根据国际避碰规则和海上避碰惯例计算航路的平均信息量,把平均信息量加入遗传算法的适应度函数来优化传统的遗传算法,试验结果表明该方法可得到更符合《规则》和海上避让常规的次优解. 2·2·4 采用专家智能技术文献[10]研究的避碰知识库是一种咨询式的避碰决策系统.通过归纳获得的专家信息提出了两船间只有 6 种特定的会遇类型,并通过调查归纳出 14 种可能采取的避碰行动.该系统存在的主要问题是:对于复杂的多船会遇局面,避碰决策系统无法给出避碰行动决策,对此只能由驾驶员自己根据局面进行处理,这显然不适应自动避碰决策系统的发展.另外,由于对同种船舶会遇局面存在多种避碰行动方案,评价每一方案优劣的标准难以确定. 东京商船大学练习船“汐路丸”上的模拟避碰决策系统是一种全自动的避碰专家系统[11], 它不仅给出避碰决策,同时也能通过避碰决策系统自动控制船舶的车舵等装置.但系统还存在一定问题, 其一在评价本船将采取的最优避碰航线时,没有考虑或没有深入考虑到《规则》对避碰行动应是“大幅度”的要求,同时也没有考虑如何防止或解决船舶间可能发生的避碰行动不协调问题; 其二在确定船舶碰撞危险度时,采取的是围绕本船周围的圆形领域,因此产生与实际的偏差也是在所难免的;其三在确定船舶基本会遇局面时,只考虑了四种会遇局面(即:接近、同向航行、对遇和交叉),这四种局面能否适应海上多船会遇的复杂局面是值得怀疑的;第四在避碰方案中,系统采取选择航线,而不是确定基本避碰行动的方法可能存在一定的局限性,对复杂的多船会遇将产生选择上的困难. 2·2·5 多种智能方法的组合 1)模糊避碰专家系统方法文献[12]设计的模糊避碰专家系统包含了存储事实和规则的知识库、模拟专家决策的推理机和模糊推理策略三部分,同时为了有效的实施避碰决策,系统还运用 H∝控制算法设计了鲁棒性良好的自动操舵仪.经过计算机模拟显示,当本船与来船或障碍物发生碰撞危险时,系统能提出合适的避碰行动,并通过自动操舵仪执行避碰行动,最终解决碰撞危险. 2)基于神经网络的复合避碰专家系统方法基于神经网络的复合避碰专家系统方法是基于神经网络规则抽取技术,将神经网络的自适应学习功能和避碰专家系统的解释说明能力集成在一个统一的体系结构中[13],这种方法不仅解决了传统避碰专家系统构建过程中的知识获取“瓶颈”问题,而且还解决了神经网络避碰决策过程的“黑箱”现象,提高了系统决策结果的可信度,但系统研究目前还停留在单船避碰问题上. 3)基于专家系统原理、数理分析和模糊数学相结合的人工智能化方法如文献[4, 5, 14],笔者根据建立的碰撞危险判据和危险度等要素的量化模型及避碰智能自动化算法;以确保安全(所谓安全即在符合《规则》要求及航海习惯情况下,本船与目标船在安全会遇距离最小值以外最大的会遇距离上通过)的前提下使本船航迹偏移达到最小为避碰决策的优化指标,利用 VisualC++编制船舶避碰智能自动化实现软件,在系统搜索与推理以及运用各种避碰算法进行学习、分析判断的过程中形成动态避碰知识库并获取相关的动态避碰信息,实现了宽水域避碰智能决策的自动生成.研究方法较好地实现了专家定性的经验知识与定量分析的有机融合,但受限水域避碰决策还需深入研究和优化. ·190·第 2 期李丽娜等:船舶避碰智能决策自动化研究 4)基于专家系统、智能控制、模糊决策、神经网络等技术的人工智能化方法文献[15]在建模和实现的过程中分别引入了诸如模糊理论、人工神经网络和面向对象的设计等技术,建立了基于多库模式的船舶避碰智能决策支持系统(IDSSVCA),主要包括避碰规则知识库及其管理子系统、避碰案例模糊数据库及其管理子系统、避碰规则文本库及其管理子系统、避碰模型库及其管理子系统,并通过多库协同器运用航海避碰的相关知识对各个子系统进行总控、调度、通信和协调.该系统能够综合运用各个库中的知识进行判断和推理,并最终给出较为合理的避让方案,从而实现了智能决策的作用.然而,要使系统真正实用化还需要对各个库中所存储的知识进行充实和完善,系统的运行机制也有待进一步改进. 文献[16]针对目前国内外有关专家在船舶智能避碰决策与控制系统的整体设计和某些局部决策模型方面还没有达成相对统一的共识,距实际应用还存在一定差距的情况,分析总结了国内外相关研究成果及其不足,提出了更符合船舶驾驶员思维习惯的系统总体结构模型的设想,并给出了主要子系统的决策流程图.该系统结构有利于将专家系统、智能控制、模糊决策和神经网络等技术综合运用在避碰决策的整个过程中,以便能从根本上解决现有研究成果中知识库的“瓶颈”问题. 综上分析,关于船舶碰撞危险度的评价方法已取得了显著成绩.关于自动避碰智能化方法,对船舶避碰这样一个复杂、不确定的问题,以专家系统为核心的多种智能方法的组合是发展趋势. 近年来,围绕知识获取的瓶颈引入机器学习方法,但是这种学习方法尚处于理论研究和计算机仿真模拟阶段,有的仍处于研究方法的探讨阶段,如应用神经网络和模糊数学的研究方法;有的虽有结果, 但可能因其性能局限以及信息源的可信度等原因未见应用.关于受限水域船舶自动避碰问题的研究刚刚开始,国外较成熟的研究成果(如文献[12, 17, 18])尚处于计算机仿真模拟阶段,而国内则刚起步 (如文献[19]),尚未见到较成熟的研究结果. 3 结束语为了使“航行更安全、海洋更清洁”,船舶自动避碰仍然是新世纪航海学术界普遍关注的问题, 国内外专家学者近十年来的研究结果表明:宽水域船舶避碰信息的量化处理与避碰智能决策的自动化方法研究已取得不同程度的成果,多种智能方法的组合是今后研究的主流,也是改善和提高现有系统性能的研究方法;在 ECDIS 上开发避碰智能决策自动化系统,或者将宽水域船舶避碰信息的量化处理和避碰智能决策的自动化方法的研究成果与 ECDIS 相融合是自动避碰研究必然的发展趋势,也是根本解决受限水域避碰智能决策自动化的重要方法.笔者以船舶操纵模拟和电子海图信息系统为基础的“航行安全与自动避碰(NSACA)仿真测试平台” [20],是开发研究智能避碰软件的测试手段, 这种仿真手段不仅在某种意义上可以得到近似海上的试验效果,而且在一定时间内在检验智能避碰软件应对各种复杂船舶会遇局面的模拟试验方面是海上试验不可比拟的(关于试验结果分析将另文报道),也就是说具有相当的灵活性,明显优于海试.由此可见,新的航海技术 ECDIS 和 AIS 以及 NSACA 仿真测试平台的应用,对船舶自动避碰的研究将产生积极的影响. 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A Summary of Studies on the Automation of Ship Collision Avoidance Intelligence LILi-na, YANG Shen-hua, CAO Bao-gen, LIZi-fu (Navigation Institute, JimeiUniversity, Xiamen 361021, China) Abstract:In this paper, the authors firstly make a brief discussion on the significance, the basic process and research contentsof the automation collision avoidance forships atsea. Then the authors emphatically analyze the present situation and direction, themain problems andmethods in this field in both internal and international area, and pointout the subjects urgently needed to be studied on the automation collision avoidance for ships in future. Key words:ship collision avoidance; intelligent decision-making; risk of collision; fuzzy mathematics; expert system; neuralnetwork (责任编辑陈敏) ·192·1。
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。
探析船舶操纵要素在避让中的应用实践
探析船舶操纵要素在避让中的应用实践◎ 谢恺 陈文 苏成竹 刘斌 宁波大港引航有限公司摘 要：船舶航行过程中可能会出现碰撞风险，为了确保航行的安全性，需要及时开展避让操纵，保证船舶的安全。
通过应用船舶操纵要素，可以让船舶在遭遇风险时完成合理的避让动作，并且快速完成避让。
本文分析了船舶航行的原则，分析船舶避让的主要措施，最后针对如何使用操纵要素进行避让展开研究和分析，探讨不同情况下对操纵要素的应用。
帮助船舶操纵人员更有效地进行船舶操纵，实现船舶航行过程中的避让，保证航行安全。
关键词：船舶；操纵要素；避让；应用船舶航行过程需要进行避让操作，但是避让过程中，必须合理应用船舶操纵要素，确保对船舶操作控制的合理性，保证船舶航行中的安全。
例如需要进行风浪数据、船舶的动力情况开展数据分析，调整船舶的回转方向，控制船舶加速、停止等，在正确的操作方式下，避免航行出现危险，保证航行顺利。
本文结合船舶操纵要素进行分析，研究如何进行船舶的操纵，有效提升船舶的避让效率，确保船舶航行的安全性，也保证航道的秩序性。
1.船舶航行的原则1.1充分掌握船舶的实际性能船舶的实际性能决定了操作的有效性，为此引航员需要充分了解船舶的性能数据，保证航行中对船舶操作要素的有效利用。
为此，需要在航行开始之前充分了解船舶的机械系统、推进力量、操纵等要素，以及在不同水域和天气条件下的表现，熟知船舶的转向性能、最大速度、最小转弯半径等关键性能参数，以便在航行中做出明智的决策[1]。
1.2预先制定避碰预案在航行中可能出现的突发情况较多，比如遇到其他船舶、障碍物或危险情况是不可避免的，为了能够在出现意外时有效应对，避免发生碰撞，引航员应该预先制定详细的避碰预案，应该根据航道交通流状况、船舶情况确定避碰的程序、避让信号发出方式，确定航行速度调节方法，航向控制调整等操作步骤。
通过引航前制定这些计划，可以在实际情况发生时迅速、有序地采取行动，提高避碰的效率和成功率。
动态船舶领域模型在AIS环境下的避碰决策研究的应用
动态船舶领域模型在AIS环境下的避碰决策研究的应用
关腾飞;刘志德
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2017(0)18
【摘要】在现代海洋贸易中,各种大型的船舶需要航行在有限的航道上,随之而来的是海洋交通事故也变得更加频繁,这给船运行业带来了巨大的经济损失,为了有效降
低事故的发生率,人们采用了各种先进的自动化系统,如AIS系统,结合智能避碰算法来模拟船舶的运行动态,通过提升船舶自身的航行预测能力,有效减少了事故的发生。
本文首先建立了船舶的动态模型,通过AIS决策系统进行辅助定位,然后采用避碰算法,进一步降低了定位误差,在提高了船舶航行效率的基础上,改善了船舶的航行安全性能。
最后通过仿真对船舶的综合避碰性能进行验证,并与拟合值进行了比对分析。
【总页数】3页(P76-78)
【关键词】动态;AIS;避碰
【作者】关腾飞;刘志德
【作者单位】广东交通职业技术学院;广东省交通运输高级技工学校
【正文语种】中文
【中图分类】U675.7
【相关文献】
1.基于 AIS 信息的船舶避碰自动决策研究 [J], 江聪;李宇辰
2.基于AIS的船舶避碰辅助决策系统模块技术研究 [J], 何立居
3.基于AIS的船舶协商避碰辅助决策系统的技术研究 [J], 蔡业颖;何立居;施平安;卢小校
4.基于ECDIS系统和AIS系统的船舶避碰辅助决策系统的研究 [J], 邢春光;王直
5.船舶避碰辅助决策中的AIS-ECDIS应用研究 [J], 完剑侠
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关于避碰规则中船舶运动状态的分类及分界点研究3300字
关于避碰规则中船舶运动状态的分类及分界点研究3300字摘要：在船舶航行当中，发生碰撞事故的主要因素，就是在陷入紧迫局面和紧迫危险的情况下，双方没能及时采取恰当有效的措施，进而导致相撞。
为了减少和避免此类事故，国际海事组织制定了《1972年国际海上避碰规则》，作为海上交通规则。
基于规则中在航的定义，应研究分类船舶运动状态，明确船舶运动状态中在航和非在航等分界点，进而对紧迫局面和紧迫危险情况下的避碰决策方法进行阐述。
毕业关键词：避碰规则船舶运动状态分类分界点1.前言分类是一种特殊的划分形式，基于对象的显著特征、本质属性等为特点进行划分。
分类通常复杂性较高，具有较多的层次，从最高级分类逐渐向低层次分类划分。
分类具有一定的稳定性，因而一般可以长期使用。
在《1972年国际海上避碰规则》中，就会遇到分类的情况，包括船舶避让关系分类、船舶会遇局面分类、能见度分类等。
而为了更好地规避船舶碰撞事故的发生，需要以避碰规则为基础，对船舶运动状态的分类及分界点进行研究，从而更好地保障行船安全。
2.避碰规则下船舶运动状态的分类根据比旁规则中的规定，一般定义中给出了在航的定义，指的是船舶不处于搁浅、系岸、锚泊等状态下。
而在一些和船舶避碰有关的文献资料当中，一般将船舶的运动状态划分为4种，分别是搁浅、系岸、锚泊、在航。
仔细分析，能够发现这种分类方法在逻辑方面存在一定的问题。
搁浅、系岸、锚泊这3种状态具有并列的关系，都体现出了非在航的特点。
而分类一般需要具有逻辑关系，所以根据船舶运动状态，应当分为在航、非在航，然后在非在航下，再划分搁浅、系岸、锚泊。
根据国际海事组织海上安全委员会的通函能够得知，船舶的状态可以是在航，同时已经停车，并且不对水移动。
在航状态包括了对水移动、不对水移动等不同的运动状态，因此，在航、非在航在二级分类对象上，具有不同的特点或本质属性。
3.避免规则下船舶运动状态转变分界点3.1在航、搁浅、在航转变分界点搁浅是一种较为非主观的特殊状态，指的是船舶在浅滩上搁置，失去浮力支撑，无法漂浮航行的情况，属于非在航状态。
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第３ ３卷 第 １期
２１ ０ ０年 ３月
中 国 航
海
Ｖｏ ． ３ ＮＯ １ １３ ．
Ｍ ａ． ２ ０ ｒ Ｏ１
Ｎ Ａ ＶＩ ＡＴ １ Ｇ ０Ｎ ＯＦ ＣＨ ｌ Ａ Ｎ
文 章 编 号 ：０ ０ ６ ３ ２ １ ） １ ０ ６ ４ １ ０ —４ ５ （ ０ ０ ０ ～０ ４ —０
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转 向避 让是海 上船舶避 碰决策 过程 中使 用频率
最 高的一种 避让 措施 。为 了获得 合 理 、 效 的转 向 Байду номын сангаас
幅 度 ， 内外 学 者 对 此 已作 了 大 量 的 工 作 ， 得 了一 国 取
完善 。为此 ， 针对 多 目标 船与 本 船会 遇 的复 杂 多变 性， 应用大 系统理论 的 目标分 解协调 法 ， 把多个 来船
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题 分 解成 多个 独 立 的 优 化 子 问题 ， 过 协 调 器 求 出 本 船 转 向避 碰 幅 度 的 最 优 解 。仿 真 结 果 表 明 ， 方 法 不 仅 可 以 通 该 求 解 出 多 船会 遇 情 况 下 本船 的相 对 最 优 转 向角 ， 为多 船 避 碰 智 能决 策 系 统 提 供 参考 。 也 关 键 词 ： 路运 输 ； 水 避碰 ； 解协 调 法 ； 向 幅度 ； 船 会 遇 分 转 多 中 图 分类 号 ： ６ ５ ９ Ｕ ７． ６ 文献标志码 ： Ａ
分解 协调 法在 船舶避 碰 决 策 中的研 究
邹 晓 华 吴 洁 ，
（ 江苏科 技大学 计算 机科学 与工程学 院 ，江苏 镇 江 ２ ２ ０ ） １ ０ ３
摘 要 ： 对 多 船会 遇 的避 碰 决 策 情 况 ， 用大 系统 理 论 的 目标 分 解 协 调 法 将 本 船 与 多 船 之 间 的 转 向 避 碰 幅 度 问 针 采
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与 本 船 构 成 的 复 杂 大 系 统 分 解 成 多 个 子 系 统 ， 后 然