多船会遇态势下避碰辅助决策研究

论文摘要

“21世纪海上丝绸之路”伟大战略构想的逐步实施极大地促进了世界航运事业的飞速发展,也对船舶理论及海上安全航行技术提出了更新更高的要求。目前会遇两船间的避碰理论技术已相对成熟,但对多船会遇等复杂态势下的避碰决策研究仍缺少完善的理论支持。本文结合《1972年国际海上避碰规则公约》对多船会遇态势下的避碰辅助决策问题展开了深入的研究。建立了一种适用于多船会遇态势下避碰决策问题的船舶领域模型。该模型在船舶会遇避碰机理基础上,综合考虑船舶驾驶员水平、船舶尺寸和操纵性、航行水域环境等影响船舶领域大小和形状的因素,结合国际海上避碰规则针对不同会遇态势设定了相应的安全通过距离,以保证在互见态势的开阔水域中多船会遇时本船避让时机和复航时机的合理选择。结合船舶领域与动界理论,利用模糊数学方法建立了船舶碰撞危险度定量计算模型,并引入熵权理论提出了熵权-灰色关联分析方法,建立了船舶碰撞危险度评价模型。定量计算模型在几何避碰原理基础上选取最近会遇距离、最短会遇时间、相对距离、相对方位和船速比等五个指标作为船舶碰撞危险度评价指标,计算得到船舶碰撞危险度值。定性评价模型则通过计算各指标因素的熵值,对灰色关联分析方法中的灰色关联系数赋予一定熵权,以两者乘积得到各目标船的灰色关联度值,从而确定本船的重点避让目标船。将粒子群优化算法应用于多船会遇态势下的避碰决策问题中,建立了多船避碰目标适应度函数,并提出了一种改进的粒子群模拟退火优化算法全局寻优。该目标函数综合考虑与会遇各目标船间碰撞危险度尽量低、转向角度尽量小、复航时间尽量短等因素,将模拟退火思想的概率突跳特性应用于粒子寻优过程,根据Metropolis准则以一定概率决定是否接受最新解为新的当前状态,从而确保目标函数在全局范围内的搜索结果最优。同时,引入收缩因子取代粒子群优化算法速度迭代公式中的惯性权重系数,取消了算法对速度大小的边界限制。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王雅丽

导师: 虞莉娟

关键词: 多船避碰,碰撞危险度,灰色关联分析,粒子群优化,模拟退火

来源: 武汉理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,安全科学与灾害防治,公路与水路运输

单位: 武汉理工大学

分类号: U698;O159

DOI: 10.27381/d.cnki.gwlgu.2019.000608

总页数: 78

文件大小: 1249K

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