船舶避碰決策仿真平臺的研究與應用-碩士論文

《船舶避碰決策仿真平臺的研究與應用-碩士論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、分類號密級uDC單位代碼大連海事大學碩士學位論文船舶避碰決策仿真平臺的研究與應用指導教師職稱副教授學位授予單位申請學位類別論文完成H期大連海事大學工學碩士學科（專業(yè)）控制科學與工程年月答辯H期答辯委員會主席摘要隨著科技的進步，全球貿(mào)易的發(fā)展飛快，海上的貿(mào)易往來H益頻繁，港口、航道及附近區(qū)域的船舶航行數(shù)量和頻度極度的增加，帶來的是海上交通事故尤其是船舶碰撞事故的不斷發(fā)生。一方面，船舶碰撞事故不僅會直接造成巨大的經(jīng)濟損失，還會威脅人們的生命安全；另一方面，由于船舶碰撞引起的原油泄漏還會引起水體污染，破壞人類賴以生存的環(huán)境

2、，更是金錢無法衡量的。從碰撞事故發(fā)生的原因來看，人為因素高達80%o因此，研究并設計一款可以幫助人們規(guī)劃避碰方案的軟件，以解決由于人為失誤造成的船舶碰撞是很有必要的。木設計即是針對于此問題開展的研究。首先，對船舶運動數(shù)學模型進行了研究，選取考慮了風浪流影響的具有三自由度的船舶運動數(shù)學模型，使用四階龍格庫塔方法離散化，并進行計算機仿真。然后，對船舶避碰系統(tǒng)進行了研究。首先以兩船的航向、航速、位置信息為主要參數(shù)計算船舶避碰參數(shù)如Dcpa、Tcpa等,再分別建立Tcpa>R丁、0T>K（木船與他船的速度比）的隸屬度函數(shù)，采

3、用加權(quán)法計算碰撞危險度C7"的值。然后綜合考慮國際海上避碰規(guī)則歸納總結(jié)船舶的避讓責任與避碰方案。最后，通過窮舉法、牛頓迭代法、比例控制三種方法分別求取船舶避讓轉(zhuǎn)向角進行對比，同時提出了轉(zhuǎn)向角求取方法優(yōu)劣的評價指標。最后，在VS2010開發(fā)環(huán)境下創(chuàng)建船舶避碰決策仿真平臺。為方便后續(xù)開發(fā)，實現(xiàn)了模塊接口化，以框架模塊為中心，其他模塊成星型結(jié)構(gòu)，模塊間的信息數(shù)據(jù)通過框架進行交換。仿真平臺界面色彩豐富友好，操作符合用戶日常使用習慣。船舶避碰決策仿真平臺具有驗證船舶控制算法尤其是避碰算法的功能，為控制算法的穩(wěn)定提供保障，對船舶

4、自動舵的研究提供一定的理論基礎，因此對仿真平臺的研究具有一定的理論意義與應用價值。關鍵詞：船舶避碰；仿真平臺；船舶運動數(shù)學模型；碰撞危險度；避碰決策ABSTRACTAlongwiththeprogressofscienceandtechnology,globaltradeisdevelopedquickly,andmaritimetradeisbecomingmoreandmorefrequent.Meanwhile,thenumberofshipsinthevicinityofportsandwaterwaysin

5、creasesextremely,whichgivesrisetomoreandmoremaritimetrafficaccidentsespeciallytheshipcollisionaccidents-Ononehand,hugeeconomiclossescanbecauseddirectlyandpeople'slifemaybethreatenedbyanshipcollisionaccident.0ntheotherhand,thewaterpollutioncanbecausedbyoilspillr

6、esultsfromcollisionofships,whichcandamagetotheenvironment.Fromthepointofthecauseofthecollisionaccidents,humanfactorsareashighas80%.Therefore,akindofsoftwareisdesignedtobenecessary,whichcanhelppeopleplanacollisionavoidanceschemesoastoavoidshipcollisioncausedbyhu

7、manerror.Thisdesignisjustcarriedout,whichbasedonthisproblem.Firstofall,themathematicalmodelofshipmotionisstudied.Amathematicalmodelofshipmotionwiththreedegreesoffreedomisselected,whichconsideringtheeffectsofthewind,waveandflow.Thenthemodelisdiscretizedbythefour

8、thorderRunge-Kuttamethodanditiscarriedoutbyacomputersimulationintheend?Secondly,theshipcollisionavoidancealgorithmisstudied.ShipcollisionavoidanceparameterssuchasDcpa，Tcpaar