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AIS辅助避碰决策系统关键技术研究

作　者: 周英博
导　师: 许兆新
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 船舶自动识别系统船舶避碰碰撞危险度辅助决策系统
分类号: U675.96
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 139次
引　用: 1次
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内容摘要

船载自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)是一种可以传输大信息量、跨越障碍、抗天气影响、具有船—岸、船—船间信息联网和近距离目标显示能力的全球船载自动识别系统。如何保障船舶航行安全一直是航海界专家学者研究的重点。随着港口经济的迅速发展,往返于世界航路的船只越来越多,船舶避碰的重要性越来越受到关注,实现船舶避碰的自动化,是避免船舶碰撞事故发生,保障船舶航行安全的关键技术,也是航海技术的前沿课题。利用AIS数据作为辅助船舶避碰决策系统的环境信息来源是本论文的出发点。本文在大量阅读国内外的著作、论文等文献资料和国际海事组织的有关文件的基础上,深入研究了AIS系统的结构、功能、采用的关键技术及工作原理;研究了船舶避碰的一般过程和避碰所需信息;分析了AIS数据相对于雷达、ARPA数据而言对避碰的优越性:重点对基于AIS信息的船舶避碰决策分析技术中的一些关键问题逐一进行研究,根据船舶领域、转向避让等概念,建立了安全通过距离、紧迫局面、最晚施舵时机等数学模型,应用模糊数学中综合评判方法,建立了船舶碰撞危险度的数学模型;基于前述研究提出了基于AIS信息的避碰决策辅助分析系统的解决方案。论文以关键技术研究为基础,利用Visual C++6.0为开发平台模拟AIS数据发送、接收、解码过程,设计并实现了AIS信息辅助避碰决策分析系统的主要功能模块。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-19
  1.1 关于船舶避碰  11-15
  1.2 船载自动识别系统(AIS)概述  15-17
    1.2.1 AIS的应用研究  15-17
  1.3 避碰决策分析的方法  17-18
  1.4 论文的主要研究内容  18-19
第2章 AIS介绍  19-28
  2.1 AIS系统组成及功能  19-21
    2.1.1 AIS系统结构  19-21
    2.1.2 AIS系统功能  21
  2.2 AIS提供的信息  21-22
  2.3 AIS系统采用的关键技术  22-25
    2.3.1 HDLC高级数据链路控制技术  22-23
    2.3.2 TDMA时分多址接入技术  23-24
    2.3.3 GMSK高斯最小频移键控制调制技术  24-25
  2.4 AIS的工作原理  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章船舶避碰基础  28-35
  3.1 船舶避碰的一般过程  28
  3.2 避碰中的四个阶段  28-30
    3.2.1 自由行动阶段  29
    3.2.2 碰撞危险阶段  29
    3.2.3 紧迫局面阶段  29-30
    3.2.4 紧迫危险阶段  30
  3.3 避碰信息研究  30-34
    3.3.1 当前会遇状态的避碰必要信息  31-32
    3.3.2 预测未来会遇状态的避碰必要信息  32-33
    3.3.3 评价本船行动的避碰必要信息  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章基于AIS信息的避碰决策分析技术中关键问题研究  35-60
  4.1 AIS在避碰分析决策中的应用研究  35-36
    4.1.1 AIS在避碰信息采集中的应用  35-36
    4.1.2 AIS在避碰信息交换中的应用  36
  4.2 本船及目标船运动态势的分析  36-44
    4.2.1 船舶运动态势分析概述  36-37
    4.2.2 目标船运动态势分析  37-39
    4.2.3 船舶会遇态势分析  39-44
  4.3 确定安全通过距离方法的研究  44-48
    4.3.1 关于船舶领域  45-46
    4.3.2 安全通过距离的确定  46-48
    4.3.3 安全通过距离最小值的确定  48
  4.4 确定紧迫局面距离方法的研究  48-51
    4.4.1 紧迫局面的概念  49
    4.4.2 紧迫局面模型的建立  49-51
  4.5 确定最晚施舵时机方法的研究  51-53
    4.5.1 最晚施舵时机的概念  51-52
    4.5.2 最晚施舵时机模型的建立  52-53
  4.6 碰撞危险度的确定方法研究  53-58
    4.6.1 影响碰撞危险度因素的分析  53-55
    4.6.2 碰撞危险度评价模型的建立  55-58
      4.6.2.1 碰撞危险度的模糊评判模型  55-56
      4.6.2.2 隶属函数的构造  56-58
  4.7 本章小结  58-60
第5章 AIS辅助避碰决策系统的仿真与实现  60-82
  5.1 AIS辅助避碰决策解决方案研究  60-62
    5.1.1 AIS辅助避碰决策系统  60-61
    5.1.2 AIS辅助避碰决策系统的结构  61-62
  5.2 AIS辅助避碰决策系统的设计  62-69
    5.2.1 AIS的数据采集及信息处理模块  62-68
    5.2.2 避碰分析模块的设计  68-69
  5.3 AIS辅助避碰决策系统的仿真实现  69-81
    5.3.1 仿真系统的实现功能  70
    5.3.2 仿真系统的开发环境  70
    5.3.3 实现过程  70-81
  5.4 本章小结  81-82
结论  82-84
参考文献  84-88
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  88-89
致谢  89-90
附录  90-95

AIS辅助避碰决策系统关键技术研究

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