基于人工势场法的船舶自动避碰系统研究_钟碧良
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基于新航海技术的船舶避碰自动化分析摘要:近些年我国伴随着海上工作能力及范围的扩大,航海事业也得到快速有效发展。
不过由于受到海上诸多不确定因素及自身技术局限性的严重影响,船舶在出海航行过程中依然会遭遇各种碰撞事故,海上工作危险系数居高不下,导致了较大的损失发生。
新航海技术与船舶驾驶技术之间联系较为密切。
船舶驾驶技术在船舶避碰中的应用,能够有效提升航海过程中船舶的避碰自动化技术,从技术安全层面促进我国航海事业的健康稳定发展。
本文主要对基于新航海技术的船舶避碰自动化技术进行探析,分析船舶避碰的主要影响要素以及避碰过程中需要采取的应对措施,更好地验证航海自动化技术的实践价值。
关键词:新航海技术;船舶避碰;自动化随着我国科学技术的快速发展,海洋科技以及信息技术发展加快,在一定程度上有效推动了船舶自动化技术应用进程不断加快。
从新航海技术自身发展历程来看,船舶自动化系统中驾驶自动化系统占有重要地位,是航海自动化系统的重要组成部分。
船舶驾驶自动化技术主要涉及的内容有航向自动化控制、自动定位、航行综合性管理等多个系统。
船舶避碰系统的工作效能对驾驶自动化系统功能发挥影响较大。
对航海自动化技术研究现状分析可知,在应用集成驾驶台基础上,可以让船舶驾驶员从系统中对计划航线进行设计,然后进行自动驾驶。
一、航海自动化基本概要现有技术背景下的船舶自动化系统应该主要由 3 个部分共同构成:航海自动化系统、船体自动化系统以及机舱自动化系统,其中重要性较大的是航海自动化系统。
航海自动化就是在现代技术体系基础上发展形成的自动化系统,能够有效实现船舶自动定位、自动停靠、自动行驶,从船舶自动化基本发展历程来看,一共经历了四个时期,当前属于第五个发展阶段。
二、航海自动化系统的基本构成与功能分析根据实际应用功能的差异,当前又能将航海自动化系统有效分为不同的控制系统,这其中就涵盖了航向控制系统、最佳航线设计系统、航向自动定位系统、避碰撞系统、航行综合管理系统等。
基于新航海技术的船舶避碰自动化探讨摘要:近几年来,在科学技术大力发展的背景下,航海事业也得到了很大的发展。
根据相关的调查得知。
在船舶碰撞事件中,人为因素是主要的影响因素。
但是,要想彻底地规避和防范人为因素,也是不可能的。
因此,就必须要实现船舶规避自动化。
在本文中,就针对这方面的内容进行了探讨。
关键词:新航海技术船舶碰撞自动化在当前社会中,航海事业已经有了很大的发展。
在科学技术大力发展的背景下,计算机技术、海洋科技技术等各种先进的技术也开始在航海事业中得到了非常广泛的应用。
但是,在实际情况中,船舶在海上航行的过程中却经常发生碰撞事件,往往都会造成十分严重的伤亡。
而且,这样还会在一定程度上加剧海洋污染。
因此,在现实情况中,为了能够更好地规避船舶碰撞事件,那么在运用新航海技术的基础上,也需要加强对船舶避碰自动化的研究。
一、关于船舶避碰和船舶避碰自动化的相关内容1.关于会影响到船舶避碰的主要因素。
根据相关的调查可以知道,在现实情况中,很多的船舶避碰问题都是人为因素导致的。
因此,若是想要有效地避免人为因素的影响,则需要采取针对性的措施来予以解决。
对此,主要可以从以下两个方面来进行:(1)加强对海员的培训,包括知识和技能两方面,积极地提高他们的责任心、综合素质以及业务能力。
(2)积极地引进更加先进的科学技术,提高船舶的自动化程度,实现船舶避碰的自动化。
从实际情况来看,相对于其他的职业来说,航海职业的性质是比较特殊的,海员的工作环境也比较艰苦,所以这种工作的流动性也比较大。
而且,也很少有人愿意终身从事这一行业,而这也就导致航海工作中长期面临着海员年龄小、经验不足以及技术水平不高等现象,不利于船舶的安全驾驶,也是影响船舶避碰的主要因素。
2.关于船舶避碰自动化所存在的问题。
从实际情况看,在当前社会中,基于航行水域船舶避碰自动化的问题其实很多都已经得以解决。
但是,要想收获到好的效果,还需要进一步完善。
在实际工作中,由于船舶避碰自动化会受到水面地下物标信息探测可靠性的影响,所以其在受限水域自动避碰决策中也会存在着很多的问题。
船舶自动避碰决策算法分析文|聂鸿博作为航运业发展的主要影响因素,船舶碰撞事故可引发一系列不良后果。
船舶自动避碰决策是降低船舶碰撞风险的关键。
基于此,本研究主要针对人工智能、软计算对船舶自动避碰决策的支持作用进行分析;并细化阐述了船舶自动避碰决策的要点;最后从知识储备库方面、遗传算法方面等,阐述了基于人工智能和软计算的船舶自动避碰决策算法。
目前,船舶自动避碰决策系统已经成为航运业应对船舶碰撞问题的主要方法。
算法的选择是影响船舶自动避碰决策系统建立的关键。
相对于其他算法而言,人工智能及软计算在构建船舶自动避碰决策系统方面具有一定优势。
因此,分析基于人工智能及软计算的船舶自动避碰决策算法具有一定必要性。
一、人工智能及软计算对船舶自动避碰决策的支持作用人工智能及软计算可为船舶自动避碰决策提供的支持作用具体体现为:(一)整合避碰规则要素船舶实现自动避碰的关键前提为:明确单船、多船的避碰规则,基于避碰规则确立避碰决策。
相对于其他技术而言,人工智能、软计算在整合避碰规则要素方面更具优势。
上述技术可综合水域信息、天气信息、避碰时机、避让顺序以及避碰方式等多种要素,确立避碰规则,并以上述分析结果为基础,确立船舶自动避碰决策系统。
(二)收集、处理海量避碰信息根据既往经验,建立船舶自动避碰决策系统的主要难点在于:船舶避碰决策需通过海量避碰信息的整合、分析,确定可靠的避碰规律。
运用人工智能及软计算收集、处理海量避碰信息,可于较短时间内完成信息的收集、处理,该技术的智能化、综合性特征,可保障所确定船舶避碰规律的准确性水平。
二、船舶自动避碰决策的要点在建立船舶自动避碰决策系统期间,应加强对以下几种要点的重视:(一)碰撞风险评估己船与目标船之间是否存在碰撞风险,是影响船舶自动避碰决策准确性的核心所在。
目前对于碰撞风险的评估,主要采用如下标准:己船与目标船相遇<8海里时,且船舶的最近会遇距离低于安全会遇距离,提示己船与目标船之间存在碰撞风险。
船舶自动避碰决策系统的研究随着全球航运的快速发展,船舶碰撞事故的发生率也在逐年上升。
为了避免船舶碰撞,提高船舶航行安全性,船舶自动避碰决策系统的研究变得越来越重要。
本文旨在探讨船舶自动避碰决策系统的原理、设计和实现方法,以及在航运领域的应用前景和未来发展趋势。
船舶避碰问题是指船舶在航行过程中如何避免与其他船舶或障碍物相撞的问题。
船舶碰撞会带来严重的人员伤亡和财产损失,因此提高船舶航行的安全性至关重要。
智能避碰系统是利用现代计算机技术和传感器技术,对船舶周围的障碍物和其它船舶进行实时监测和预警,以避免碰撞。
而船舶自动避碰决策系统则是智能避碰系统的高级阶段,可以通过对数据的分析和处理,自动生成避碰决策方案,提高船舶航行的安全性和效率。
船舶自动避碰决策系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括传感器、中央处理器、通信装置等,用于实时监测船舶周围的环境,并将采集的数据传输至中央处理器进行处理。
软件部分则包括算法库、数据库和用户界面等,用于实现对数据的分析和处理,自动生成避碰决策方案,并为用户提供可视化界面。
该系统的原理是基于船舶运动学和碰撞避免原理,通过分析船舶之间的相对运动和距离,判断是否存在碰撞危险。
如果存在危险,系统会自动生成避碰决策方案,包括改变航速、转向等措施,以避免碰撞。
同时,系统还可以根据船舶的航行计划和周围环境信息,预测未来的碰撞风险,提早采取措施,提高航行的安全性和效率。
船舶自动避碰决策系统的优点主要表现在以下几个方面。
该系统可以实时监测船舶周围环境,及时发现潜在的碰撞危险,并自动采取措施避免碰撞。
系统可以根据船舶的航行计划和周围环境信息,预测未来的碰撞风险,提早采取措施,提高航行的安全性和效率。
该系统还可以为用户提供可视化界面,方便用户对系统进行监控和操作。
然而,船舶自动避碰决策系统也存在一些缺点。
系统的硬件和软件设备需要投入大量资金,对于一些小型航运公司而言,可能会增加经济负担。
基于新航海技术的船舶避碰自动化功能与应用探析◎ 陈栢照 交通运输部南海救助局摘 要:得益于经济一体化发展的持续深入,航海贸易成为促进国家经济发展的重要途径。
基于对新航海技术的有效引进与应用,可在促进船舶运行控制水平显著提升的同时,以自动化避碰来保障船员人身安全。
本文从航海自动化系统的概述分析入手,在此基础上阐明基于新航海技术的船舶避碰自动化功能与应用。
关键词:船舶;航海技术;避碰自动化;功能随着我国航海贸易事业的持续发展,船舶运行安全问题愈发受到人们重视。
倘若在海上航行期间出现碰撞、搁浅等情况,轻则因船体受损导致经济损失,重则对船员人身安全产生威胁。
为避免因人员操作不当增大船舶出现碰撞问题的概率,需重视对新航海技术的应用,结合对避碰自动化功能增设来提升船舶航行可靠性、安全性,并为我国航海贸易事业的长久发展提供保障。
1.航海自动化系统简介现阶段船舶航行控制朝着自动化、智能化的方向持续迈进,得益于自动化控制系统的有效构建与应用,可在有效规避人为操作失误的同时,进一步提升船舶控制的便捷性与效率性。
结合对船舶控制要求的分析,可将航海自动化系统划分为航向控制、避碰撞系统、最佳航线设计、航行综合管理等模块。
其中最佳航线设计功能的增设,可实现在运行期间依据实际情况进行最佳航线的设计,对船舶航行线路进行优化,结合其船舶各项技术进行航线的综合规划,进而在提升船舶航行效率的同时,可保证航海安全性不受航线的影响[1]。
在实际船舶控制过程中,其系统可依据对风向、船位、航程、船速等方面数据的分析来优化航行控制,并依托于自动化系统做到对船舶行驶的动态化监控与管理。
同时,得益于自动操舵转向功能的应用,可通过对实时运行情况的分析,既有船舶定位信息的获取来确定行驶方向,以最佳行驶路线为基准对船舵进行自动化控制,以避免在航行期间出现航线偏离的情况。
对于避碰自动化模块的设置,可做到对船舶实时航行位置、速度、环境信息的获取,并依托于系统对搁浅、触礁、碰撞等问题进行综合型计算分析,依据其分析结果来拟定相应处理对策[2]。
新航海技术下的船舶避碰自动化探讨摘要:目前,我国的现代化飞速发展,自从大航海时代开辟以来,航海技术就成为各个国家重点发展的内容。
我国拥有几千公里的海岸线,大力发展现代化的航海技术,不仅能够促进我国的国际贸易交流,同时对于国防安全和领海主权的保障也提供有效的支持。
尽管目前航海技术和国际海洋规则已经十分完善,但是仍然会发生船舶碰撞事故。
尤其是远洋航行的大型船只,在发生船舶碰撞事故后,则会对船员构成生命的威胁。
同时,远洋航行发生事故,也难以采取及时的救援。
如果船舶运输着化学或石油物品,则会对海洋造成污染。
通过对目前船舶碰撞事故的调查情况可以看出,船员不遵守《国际海上碰壁规则》是造成人为事故的主要原因。
为了尽可能的减人为因素对船舶碰撞事故的因素影响,船舶避碰自动化技术就显得十分重要。
在科学技术不断发展的今天,新航海技术下的避碰自动化技术的研究成为重要的内容。
关键词:新航海技术;船舶避碰;自动化探讨引言船舶在海上航行过程中,如果触碰到暗礁,或者与其它船只发生碰撞,不仅使船舶无法正常运行,造成严重的经济损失,还会危及到船员的生命安全。
通常情况下,船舶出现碰撞事故,多数是驾驶员操作不当引发的。
为避免驾驶员由于操作不当引发的碰撞事故,积极应用船舶避碰自动化技术,并且与新型航海技术相互融合,提升船舶安全稳定的运行能力。
1船舶避碰自动化研究情况科学技术的应用和发展,对于航海技术产生了很大的影响。
进入新世纪以来,众多的科技成果应用到航海技术中。
目前比较先进的计算机网络技术、大数据云计算技术等,这些先进的科学技术实现了船舶航行中信息化、智能化的展现。
这些先进的科学技术,推动了整个航海技术的革命性转变,实现了船舶航行自动化及避碰技术领域的突破。
目前,对于船舶避碰自动化技术的研究,主要是采集和分析水下、水上物目标信息来源为基础,围绕信息进行处理并且做出决策,然而由传感技术来自动控制船舶的操作系统,做出避让等提示或者措施,来实现自动化避碰效果的。
基于操纵运动特性的海事无人艇自主避碰算法研究一、综述随着科技的不断发展,无人艇在海事领域中的应用越来越广泛。
然而由于无人艇的自主性和复杂性,其避碰问题一直是制约其实际应用的关键因素。
传统的避碰方法主要依赖于人工设定的规则和算法,这种方法虽然在一定程度上能够实现自主避碰,但其局限性也十分明显,如对环境变化的不适应性强、决策速度慢等。
近年来随着人工智能技术的发展,基于操纵运动特性的自主避碰算法逐渐成为研究热点。
模型预测控制(MPC):MPC是一种基于数学模型的优化控制方法,通过对未来一段时间内的操纵运动进行预测,计算出最优的操纵指令序列,从而实现无人艇的自主避碰。
MPC具有预测精度高、实时性能好的优点,但其计算量较大,对系统的实时性要求较高。
模糊逻辑控制:模糊逻辑控制是一种基于模糊集合理论的控制方法,通过对操纵运动特性进行模糊描述,结合模糊逻辑推理得到最优的操纵指令序列。
模糊逻辑控制具有较强的鲁棒性和适应性,但其计算复杂度较高,对系统实时性的影响也较大。
神经网络控制:神经网络控制是一种基于仿生学原理的控制方法,通过对操纵运动特性进行非线性映射,利用神经网络的学习能力实现无人艇的自主避碰。
神经网络控制具有较强的自适应能力和学习能力,但其收敛速度较慢,对训练数据的要求较高。
1. 无人艇在海上的应用和发展现状;随着科技的不断进步,无人艇在海上的应用和发展现状日益显著。
无人艇具有体积小、操控灵活、续航能力强等优点,可以广泛应用于海洋资源勘探、环境监测、海上救援等领域。
近年来无人艇的研究和应用取得了显著的成果,如美国海军研发的“海龙”无人艇成功完成了多次深海探测任务;我国自主研发的“蛟龙号”载人潜水器,也具备了自主航行和避碰的能力。
然而目前无人艇在海上的应用仍面临诸多挑战,如恶劣天气、复杂海域环境等,这就需要对其进行更加智能化和自主化的控制,以提高其在海上的安全性和可靠性。
因此基于操纵运动特性的海事无人艇自主避碰算法研究具有重要的理论和实际意义。
基于航海技术的船舶避碰自动化探讨摘要:近些年来我国航运事业取得了良好发展,但是必须说明的是,在现实的航运发展过程当中依旧存在着许多不足和问题,譬如:船舶避碰的作用没有被有效的发挥,由此就导致在船舶航运的过程当中会存在着许多恶性的船舶碰撞事故,这样事故的产生对于船舶会产生巨大的伤害,甚至是会有人员生命安全损伤。
通过相关研究显示,人为因素产生的船舶碰撞是最直接的因素,其体现在船舶位置不精准、航线不合理的设置、在班人员其工作存着不强的工作责任心。
因此为了实现船舶碰撞等情况的避免,需要避免存在这不良的人为因素,积极的普及自动化避碰系统的建立。
鉴于此种情况本文针对船舶避碰自动化系统的应用,进行了深度的分析和探究,希望本文的论述能够为我国航海事业的良好发展,提供一些帮助和借鉴。
关键词:航海技术;船舶避碰;自动化引言为了让国际贸易实现进一步的良好发展,实现海上安全的运输是大势所趋。
目前船舶碰撞会产生严重的负面影响,其体现在数量较多的人员伤亡,以及严重的财产损失。
而通过相关智能自动化航海技术的引入,是可以让船舶航行工作质量和相关效率得以有效的提升,真正实现人力投入成本的降低,并让船舶碰撞发生的可能得以减少。
所以相关人员要对船舶航行的各方面相关要素得以深度的分析和探究,积极的通过相关航行技术的应用,并结合自动化船舶避碰技术的应用,实现海上航行安全性的提升,如此也是能够让航行贸易的效率得以间接提升,本文则是在此方面进行了深度的分析和探究。
1航海技术自动化结构以及功能阐述结合现实的发展情况来看,现如今我国的船舶自动化系统可以被划分为若干个类别,其中主要能够应有的系统有航向控制系统、自动定位系统、防撞系统、综合控制系统等。
而对于黄线控制系统的设计系统来说,是可以对船舶具体航行方向进行有效的设计,让航行得以有效的优化,实现经济收益的全面提升。
而通过自动化系统的科学合理使用,是可以让航行基本效率全面的提升,实现对船舶位置、速度、方向、现实航行情况等重要数据有效的掌握。