成山角水域动态自适应自主航行决策方法

为研究成山角分道通航制水域船舶自主航行方法，本文数字化了该水域交通环境，探究了碰撞危险度量化模型和动态避碰机理。建立了耦合船舶航向控制方法、非线性操纵运动模型和航线跟踪方法的自动航行模型。基于时序滚动提出了能适应目标船机动和自校正误差的自主航行决策方法，该方法考虑了避碰规则和良好船艺的要求。实验结果表明：本船可让清所有目标船并按计划航线航行；预设场景中，本船在31 s、3 762 s右转14°、5°可安全通过。本文提出的方法可为分道通航制水域的自主航行提供理论基础。     

受限水域中船舶自动避碰模型及应用

为解决船舶自动避碰问题,应用碍航物的领域概念以及结合动界理论,建立静态碍航物的领域模型和船舶动态领域模型,由领域模型推导相应的船舶碰撞危险度量化模型,并得到考虑浅底、岸壁、风和流等综合环境下的船舶碰撞危险度量化模型.以本船为观察点,将静态碍航物和动态目标的碰撞危险、本船的操作性能以及当前的环境等因素综合考虑与评价,同时将势场理论与船舶避碰领域理论、船舶动界理论相结合,建立受限水域中的船舶自动避碰模型.通过船舶避碰航行仿真实例验证,结果表明:建立的船舶自动避碰模型能够较好地支持受限水域中船舶的安全航行,各领域模型尺寸参数选取适合,解决了传统势场模型的几个局限性问题.     

浅析AIS、电子海图和导航雷达信息融合

安全是船舶水面航行的重中之重,电子海图、目标自动识别系统和导航雷达是航行避碰的基本工具.单一传感器都具备明显的缺点,多源信息的融合对船舶安全航行非常重要.本文简要介绍AIS和导航雷达一般融合流程,电子海图和导航雷达信息融合的基本原理.     

美国无人水面艇技术发展动态

为加快无人平台技术的发展．美海军除对无人水面舰艇进行总体设计之外．还专门研究无人水面艇稳定、导航和避碰的关键技术。这些关键技术是在舰载直升机甲板运动预报系统的基础上．结合直升机及水下无人航行器的导航和稳定系统开发的。通过处理雷达和甲板运动数据．指挥无人水面艇的推进装置和姿态控制系统作出反应．从而改变无人水面艇的稳态或航向。     

交叉相遇局面让路船自动避碰行动方案

为研究交叉相遇局面让路船自动避碰方案,通过局面要素将局面分为4个阶段,基于避碰规则和海员通常做法研究各个阶段自动避碰行动。紧迫局面形成点和紧迫危险形成点的计算以MMG模型和圆形船舶领域模型为基础,依靠基于龙格库塔方法和二分法的数学模型实现。改进的碰撞危险度模型以空间碰撞危险度和时间碰撞危险度基于海员通常做法合成。一种新的最有效避让方式比较模型用于产生碰撞危险产生以前和紧急情况下的自动避碰方案。以一艘交叉相遇局面让路船为对象进行仿真,验证采用的数学模型并生成应采取的自动避碰行动。结果表明:MMG模型精度满足要求;基于二分法的局面要素数值化计算模型能可靠、快速地收敛;可生成符合避碰规则和海员通常做法的自动避碰方案。     

一种计算AIS基站信号覆盖率的方法

船舶自动识别系统(AIS)通过基站收集附近水域船舶航行数据,用于避碰、航迹追踪、搜救等,是海上交通安全的重要保障。为计算AIS基站的信号覆盖率,提出一种利用网格技术的GridCount算法。将水域网格化,选取目标船,获取其已发送AIS信号所占网格,计算单船已发送信号数量网格图;利用插值算法,计算目标船应发送AIS信号,获取单船应发送信号数量网格图;叠加不同船舶的已/应发送信号,形成多船已/应发送信号数量网格图;比对已/应发送信号数量,获取信号覆盖率网格频数图。利用GridCount算法,计算、叠加100 000张网格图,获取成山头AIS基站信号覆盖率,结果表明:AIS基站的最大覆盖半径为4.5 nmile,且信号覆盖率随到基站距离的递增而递减。     

基于规则法的水下避碰专家系统

针对复杂环境中船舶实现自动避碰问题,设计了一种基于规则法的智能型专家系统,即水下避碰专家系统．该系统具有多元分层知识库体系结构,采用框架式知识表示方式,实现了水下避碰知识的表示、存储,避免了传统专家系统的“窄台阶”问题．应用模糊理论,分别建立了针对水下静止目标和运动目标的碰撞危险度模型,实现了定性推理与定量计算的结合．给出了水下会遇态势分类模型,总结了水下常见的多种会遇态势．结合所建立的系统模型给出水下多目标避碰仿真示例．仿真实验结果表明,系统能对各种水下避碰情况及时给出正确的避让方案．     

航海避碰专家系统的设计与实现

介绍了航海避碰专家系统的设计与实现．该系统把产生式规则和面向对象的知识表示方法相结合，构造出系统的知识库，并相应地采用了基于消息驱动的双向推理技术，求出最佳避让行动方案．其中设计并实现了海图矢量搜索算法，以使系统不仅能避让动态目标船，而且还能避让各种危险的静态目标     

近距离会遇时船舶避碰动态辅助模型

为了协助船员快速确定合理的避碰策略,本文通过将船舶操纵运动数学模型、控制算法以及避碰要素动态数学模型相结合,提出一种充分考虑船舶运动特性的近距离会遇时船舶避碰动态辅助模型.选取具有较高精度的3自由度分离型船舶运动模型(MMG模型)描述避碰过程中船舶操纵运动特性.将MMG模型等价变换得到非仿射纯反馈形式的船舶操纵运动控制...     

基于多目标决策理论的多机器人协调方法

多机器人协调问题是当前机器人技术领域的研究热点和难点、对多机器人之间的协调理论进行研究具有重大的理论和实际意义，为此，提出了一种基于多目标决策理论的多机器人协调方法，给出室内环境的拓扑建模法，在环境的拓扑图中利用A^*算法搜索出每个机器人的静态无碰路径，用拓扑图的节点保证机器人运动的大方向正确，在局部范围内根据多目标决策理论和避碰规则集协调机器人的运动，通过计算机仿真试验验证了此方法的有效性和可行性。     

新型航海技术对船舶避碰自动化的影响研究

随着经济社会的不断发展,我国的航海贸易逐渐发展起来。全球海洋经济的迅猛发展使得运行在海洋中船只体积及密度不断增加,海洋运输中由于船舶碰撞导致的海洋事故频发。传统的海洋避碰系统是利用雷达信号探测障碍物,其精度及识别度不高,已越来越不能满足现代海航安全的保障。随着海洋开发及海上运输业的发展,各国海上交流越来越频繁,如何实现海上船舶之间的自动识别是保障海上安全航行的关键。     

改进 Ａ＊ 算法在无人船路径规划中的应用

针对无人船使用传统路径规划在城市河道运行时易碰撞、转弯多等问题,根据无人船实际工作特点,提出了改进的 Ａ＊ 算法。该算法对传统 Ａ＊ 算法进行了两点优化,首先在原有估值函数的基础上,根据无人船的尺寸参数,增加了相应的避碰函数;其次对邻域遍历方式以及节点选取进行了优化,增加了路径的平滑性。通过Ｐｙｔｈｏｎ对两种算法进行了仿真,并将算法应用在实际的无人船中进行对 比。实验结果表明：与传统的 Ａ＊ 算法相比,该算法不仅能够使无人船尽量避开危险区域,在河道中央 航行,而且生成的路径更加平滑,转弯次数更少,在保证无人船航行安全的同时减少不必要的能源损耗。     

船舶自动航行系统

介绍了船舶自动航行系统的发展、组成、内容及功能等,船舶自动航行系统主要由气象/海况状态监测、船体状态监测、最佳航线设计、自动定位、船舶航行操船、避碰/搁浅避险等部分组成。     

AIS技术在船舶碰避自动化中的应用

航海技术的发展使得碰避自动化也实现了同步提升,而在碰避自动化的研究中,需要加强对新航海技术的运用,切实提升碰避自动化的整体水平.本文从航海自动化的构成和碰避自动化的发展现状入手,分析了新航海技术不断发展的背景下对船舶碰避自动化的影响,指出传统碰避措施的缺陷,提出了应用AIS技术实现船舶碰避自动化的具体运用方法.     

基于模糊决策表的舰船避让时机决策模型

针对如何确定避让时机这一问题,提出了一个综合考虑多种影响因素的避让时机决策模型,该模型采用模糊决策表来描述避让行动的５个阶段,并运用模糊产生式规则匹配算法来实现对决策表的查询,从而能方便地得出在作在任一给定条件下本船所处的避让行动阶段。     

基于人工智能方法的智能化舰船理论研究

首先设计基于神经网络的智能舰船自动目标识别框架结构,此框架可以引入先进算法,扩充系统功能.然后提出多舰船避碰智能决策系统解决方法,保障航行的安全;最后给出基于多智能体作战防御体系框架结构,完成智能化舰船的总体设计.     

基于DGSOM_A*的移动机器人地图创建和路径规划

针对移动机器人未知环境路径规划问题,基于动态自组织特征映射网络提出了一种自组织网络动态生成A*的算法(dynamic growing self-organizing map with A*,DGSOM_A*),并将其应用于移动机器人地图创建和路径规划.该方法利用Mobotsim二维仿真软件构造了环境模型,机器人通过无碰自由巡航获取环境信息,然后把上一步得到的环境信息作为DGSOM_A*算法样本通过SOM神经元自主生长进行地图创建,生成以少数SOM图神经元分布描述环境特征信息的拓扑地图,最后完成起始点到目标点的导航任务.实验结果表明,相比传统的SOM算法,基于DGSOM_A*算法机器人能有效地通过对环境地图的绘制熟悉复杂环境并能实现最优路径选取.     

无人水下航行器SINS/DVL组合导航方法研究

给出了应用于无人水下航行器远程航行的基于SINS/DVL的组合导航方法。利用Kalman滤波算法融合DVL测量的绝对速度估计SINS的导航参数误差,并进行校正。仿真结果说明这种方法能够有效提高导航系统精度,从仿真曲线还得到了闭合航路能够大幅度消除导航误差的结论。     

我国区域导航技术研究现状与发展

区域导航技术最早应用于航海.海上船舶通过接收多个导航设备的长波信号,在航图上计算出船舶的位置,确定航行方向.新的导航源的投入使用,导航精度的提高使区域导航技术在航空上得到进一步的发展.本文分析了区域导航的特点及在国内外的应用现状,指出区域导航的进一步推广是我国飞行设计领域的必然趋势.     

基于马尔科夫链的船舶引航过程风险动态仿真

为定量分析和掌握特定水域船舶引航过程风险演化规律,有效地进行船舶进出港安全预控,有必要进行港区水域船舶引航风险的动态系统仿真。通过港区水域船舶引航作业工作流程分析,确立不同船舶引航作业任务的风险程度,提出船舶引航状态处于港内外锚地、航道和泊位前沿等水域之间的转移方程。采用马尔科夫链转移矩阵,构建离散时间和状态转移下的船舶引航过程风险仿真模型,分析船舶引航过程中风险的动态变化与趋势。结合港区水域船舶引航状态关联转移的情景数据,进行港区水域船舶引航过程风险动态系统蒙特卡洛仿真,并以我国东部沿海某港口2010至2015年6年间船舶引航的数据进行实例验证。计算结果表明:船舶引航状态的转移符合马氏稳态特性,经潮汐型波动后走向稳定;船舶航行状态转移的过程变量对港区水域总体船舶秩序影响明显。期间,船舶进出港的非对称流量引发时序下船舶引航过程风险波动,船舶进港多时引航风险主要集中在港内,船舶出港多和进出相当时风险主要集中在港外;当前作业条件下,尽管转移变量和作业次数变化,单艘次船舶引航风险值接近0.4‰的稳态。基于马尔科夫链蒙特卡洛方法的过程风险仿真模型适用于海上交通风险的模拟分析,可为船舶安全管理提供风险演化的基本规律。