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基于AIS信息环境的船舶避碰决策系统研究

作　者: 刘顺来
导　师: 凌捷
学　校: 广东工业大学
专　业: 软件工程
关键词: 船舶自动识别系统 船舶避碰 决策系统
分类号: TP319
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 234次
引　用: 1次
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内容摘要


船舶自动识别系统(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—船间信息联网的能力和近距离目标显示的全球船载自动识别系统。在国际海事组织、国际灯塔当局协会、国际电信联盟、国际电工技术委员会等有关国际组织的共同努力下,国际海事会议从1992年开始研讨AIS问题,发布了AIS的性能标准、技术特性、测试标准和操作指南等。 本论文将AIS提供的数据作为船舶避碰决策系统的信息环境来源,利用计算机技术研究基于AIS信息环境的船舶避碰决策技术。文章首先根据国内外的资料、发表的论文和国际海事组织的有关文件,对AIS系统的技术进行了归纳、整理,分析了AIS数据相对于雷达、ARPA数据而言的优越性和AIS数据精度;在分析目前国内外船舶避碰决策系统研究状况的基础上,讨论了长期困扰船舶避碰决策技术发展的关键问题,提出了将AIS技术应用到船舶避碰决策的设想。在船舶碰撞危险度的确定中讨论了基于AIS信息环境的船舶避碰模糊评判矩阵、时间碰撞危险度和空间碰撞危险度及其合成碰撞危险度的数学模型,并以该数学模型为具体的实现算法,在避碰知识库的支持下,用C语言开发了仿真系统。 本论文研究的方向仅针对广阔海域的船舶避碰决策,但基于AIS信息环境的船舶碰撞危险度数学模型的建立以及船舶避碰决策的提出,随着AIS技术特性的进一步提高,对狭水道船舶避碰、恶劣天气环境下船舶避碰有着划时代的现实意义,同时也将对目前甚至将来航海界中船舶智能自动避碰系统的全面研发带来较大的实用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
Contents  10-13
第一章 概述  13-24
  1.1 船舶避碰决策研究的重要性  13-16
    1.1.1 船舶避碰决策研究是当前国际航海学术界的前沿课题  13-14
    1.1.2 传统船舶自动避碰系统存在的问题  14-16
  1.2 船舶避碰决策研究的现状与前景  16-22
    1.2.1 船舶避碰决策研究现状  16-20
    1.2.2 船舶避碰决策系统发展前景  20-21
    1.2.3 基于 AIS信息环境下的船舶避碰决策研究的意义  21-22
  1.3 本论文的创新性及研究意义  22-23
  1.4 本文的章节安排  23-24
第二章 AIS系统简介  24-34
  2.1 AIS产生的过程  24-25
  2.2 AIS系统结构及功能  25-29
    2.2.1 AIS的系统结构  25-28
    2.2.2 AIS的功能特点  28
    2.2.3 AIS系统实现的主要功能  28-29
  2.3 AIS系统采用的关键技术  29-31
    2.3.1 HDLC高级数据链路控制技术  29-30
    2.3.2 GMSK技术  30
    2.3.3 TDMA访问技术  30-31
  2.4 AIS的发展前景与展望  31-34
    2.4.1 AIS在 VTMS中的应用  31
    2.4.2 应用 AIS技术的新型船桥系统  31-32
    2.4.3 AIS在航标系统中的应用  32-33
    2.4.4 扩展的 AIS网络系统  33-34
第三章 基于 AIS信息环境的船舶碰撞危险度的确定  34-57
  3.1 影响船舶碰撞危险度的因素  34-37
  3.2 船舶碰撞危险度的模糊评判模型  37-47
    3.2.1 DCPA  38-40
    3.2.2 TCPA  40-41
    3.2.3 D(会遇两船间距离)  41-43
    3.2.4 A(目标船相对于本船的方位)  43-44
    3.2.5 θ(DCPA的相对舷角)  44-45
    3.2.6 P(会遇两船的速度比)  45-46
    3.2.7 关于权值 A的确定  46-47
    3.2.8 各因素确定后的具体模型  47
  3.3 船舶碰撞危险度的合成数学模型  47-54
    3.3.1 船舶空间碰撞危险度的概念和模型  47-52
    3.3.2 船舶时间碰撞危险度的概念和模型  52-54
    3.3.3 船舶碰撞危险度的合成模型  54
  3.4 船舶碰撞危险度模型分析  54-57
    3.4.1 船舶碰撞危险度的模糊评判模型的特点  55
    3.4.2 船舶碰撞危险度的合成数学模型的特点  55-57
第四章 船舶避碰决策系统知识库的设计  57-71
  4.1 知识的来源  57-58
  4.2 船舶避碰领域知识概述  58-61
    4.2.1 船舶避碰过程  58
    4.2.2 船舶安全驶过的距离  58-59
    4.2.3 船舶会遇状态划分  59-61
  4.3 船舶避碰知识库的设计  61-71
    4.3.1 船舶避碰知识库分类结构  61-68
    4.3.2 船舶避碰知识表示  68-71
第五章 系统的设计与实现  71-99
  5.1 基于 AIS信息环境的船舶避碰决策系统结构  71-72
    5.1.1 系统结构  71-72
  5.2 本船及目标船运动数据的计算  72-79
    5.2.1 目标船距离 RT和方位αT的计算  72-74
    5.2.2 目标船各项用于避碰的参数计算  74-76
    5.2.3 船舶碰撞危险度的计算方法  76-79
  5.3 基于 AIS信息环境的船舶避碰决策方案设计  79-85
    5.3.1 基于 AIS信息环境的船舶避碰决策系统设计思路  80-81
    5.3.2 AIS信息环境对船舶避碰决策的作用分析  81-85
  5.4 基于 AIS信息环境的船舶避碰决策系统功能的实现  85-99
    5.4.1 系统实现的功能  85
    5.4.2 系统实现的程序设计  85-99
结束语  99-101
参考文献  101-105
攻读学位期间发表的论文及著作  105-106
独创性声明  106-107
致谢  107

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 专用应用软件
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