ARPA局限性剖析(二)

本文从自动雷达标绘仪(简称ARPA)的各种误差来源包括使用人员判断、解释错误及操作不当等方面,剖析了ARPA应用于避碰中的局限性。以提醒广大航海人员对ARPA的局限性在避碰及导航中影响的重视,不断提高使用和判断能力,确保航行安全。     

AIS数据对两船会遇中自动避碰决策的影响初探

通过分析AIS技术所提供的他船数据的性能和作用 ,提出了解决长期困扰自动避碰决策技术发展的两个问题 (即他船信息来源的可靠性问题和船舶间航行、避碰意图互相通报的问题 )的办法。还提出了将AIS作为自动避碰决策系统的他船数据信息来源的设想 ,并分析了这种设想的可行性。介绍了在AIS数据的支持下 ,上述困扰自动避碰决策技术研究多年的两个问题得到解决的情况 ;分析了AIS数据中的新信息 ,例如他船状态信息 (操限船、失控船、限于吃水船等 )和他船避碰意图发现的新方法 (实时监控他船动向 )等AIS优于ARPA的数据功能对于自动避碰决策的作用 ,并研究了其应用方法     

基于最短避碰距离和碰撞危险度的避碰决策支持

为解决目前采用船舶领域进行避碰决策时选用的船舶领域多仅适用于一定水域,且选用的船舶领域模型与碰撞危险度模型考虑的因素不一致的问题,提出基于模糊四元船舶领域的碰撞危险度模糊评价模型。为解决采用最短避碰距离作为目标函数进行避碰决策时未考虑航迹偏差以及时间偏差等因素,以及根据所得的避碰参数采取的避碰措施并不能使总航程最短的问题,提出以航迹偏差、时间偏差和总航程作为目标函数的最短避碰路径模型。在综合考虑船舶领域、国际海上避碰规则和负责航行值班的高级船员的主观意识的情况下,应用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法规划出最优的避碰路径。MATLAB仿真结果表明,该算法能快速获得最优避碰路径,满足海上航行避碰要求。     

基于改进动态窗口法的无人水面艇自主避碰算法

为研究避碰规则、无人水面艇(unmanned surface vessel, USV)运动学特点和海上交通复杂度等因素约束下的USV自主避碰技术,在分析初始动态窗口法的基础上,考虑《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea, COLREGs)关于避碰行动时机、避让幅度、复航时机等方面的要求,建立融合避碰规则的动态窗口模型,设计融合避碰规则的动态窗口法。通过对比仿真实验验证该方法的可行性和有效性,具有一定的现实意义。     

复杂水域慎思型避碰轨迹规划

为解决复杂水域的船舶自主避碰问题,提出一种基于A~*算法的慎思型避碰轨迹规划算法,旨在满足船舶操纵性约束、静态与动态障碍物约束和《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)约束下,规划出一条最经济的航行轨迹。通过无人三体船自主避碰试验和模拟试验,验证算法的有效性,具有较高的参考价值。     

船载自动识别系统(AIS)在船舶避碰系统中的应用研究

着重探讨了基于AIS信息的船舶避碰系统的组成、动态模型的建立、信号处理等。该系统可增强信息的准确度、可靠性 ,并提高对危险的响应速度。用AIS系统收发的船舶信息 ,可以为船舶提供避碰信息 ,最终为船舶避碰提供了一种新方法。     

论 VHF 通信与船舶避碰

ＶＨＦ作为一种通讯工具在避碰中的应用越来越被航海人员所重视。如果使用得当,可作为协助避碰的一种有效手段,但对于ＶＨＦ通信与避碰规则之间的关系,不少驾驶员认识不足,过于强调ＶＨＦ的作用而疏忽了对规则的遵守,导致碰撞事故频频发生。本文通过一系列的相关案例分析,提出正确使用ＶＨＦ协助避碰的措施。     

自动避碰数学模型研究中须考虑的几个问题

本文简要回顾了国内外自动避碰数学模型的研究情况，并结合作者在此领域的探索，提出了在自动避碰数学模型研究中须考虑的几个问题，为建立较为合理的自动避碰数学模型提供了一定的参考依据。     

论船舶避碰专家系统

分析了避碰专家系统的研究现状及前景，对避碰知识库的建立，推理方法、搜索策略以及专家系统自身的开发提出了一些初步设想。     

船舶自动避浅避礁决策支持系统

以电子海图显示与信息系统作为自动避碰系统有效而可靠的静态信息源和实现动态避碰信息与静态信息的有机融合的媒介,开展船舶自动避浅和避礁决策支持系统的研究,采用矩形搜索区域来检索静态危险碍航物的信息,设计船舶自动避浅避礁决策算法,并对危险水深判定阈值模型和搜索矩形模型进行较深入研究.最后在“航行安全及自动避碰仿真测试平台”进行一定量的船舶自动避浅避礁航行仿真试验.仿真结果表明,该算法具有较好的自适应性,能实现避浅避礁决策的自动生成.     

不确定信息与行动在船舶海上避碰中的影响

在简要阐述海上船舶避碰原理与所需信息的基础上,分析和讨论在船舶避碰过程中各种不确定信息与行动的产生原因和特征;探讨在航海模拟器上从事调查和研究海上船舶避碰中不确定行动与信息的方法;就船员在航海模拟器上参加海事安全教学与技能培训的过程中如何正确认识和掌握船舶避碰中可能发生的不确定信息与行动以避免船舶碰撞事故的发生提出一些建议.     

船舶自动跟踪航行系统与驾驶自动化的探讨

对日本的船舶自动跟踪航行系统的原理、系统的组成及工作过程进行了介绍,阐明了自动跟踪航行系统在航海中应用的意义,并结合笔者在航海实践中的体会,提出利用计算机程序控制将自动跟踪航行系统与自适应连接在一起,形成一套船舶自动驾驶的设想,以达到除紧急避让局面外,海上航行全部实现自动驾驶的目的。     

内河观光船撞桥风险评估及应用

为提高内河观光船航行安全性,降低撞桥灾难性事故发生的风险水平,基于AASHTO模型进行船撞桥概率预报,分析撞击力对船首结构安全和船舶大倾角稳性的影响,提出船撞桥风险评估方法.应用该方法对某内河观光船撞桥风险进行评估,并讨论船速和桥墩防撞装置变形系数对船首结构安全和船舶大倾角稳性的影响.结果表明:船舶通过桥区水域时,若适当降低航速,可避免由撞桥导致的船舶倾覆事故的发生;增设弹性或柔性防撞装置,增加防撞装置变形系数,可减少船舶结构损坏程度,避免船舶倾覆.评估方法合理,结论可供内河观光船安全航行参考.     

基于贝叶斯网络的内河船舶碰撞人的失误分析

为分析对船舶航行安全有显著影响的人的因素,引入SwainGuttmann模型和贝叶斯网络分析内河船舶碰撞事故。依据SwainGuttmann模型的信息处理过程(感知、决策和行动)梳理内河船舶碰撞形成机理。利用领域专家知识和小样本量数据学习法构建贝叶斯网络,计算网络节点间的条件概率。利用贝叶斯网络的不确定性知识推理方法,得出影响船舶航行安全的关键人的因素。该结果与真实事故案例统计结果相吻合,这说明SwainGuttmann模型和贝叶斯网络适用于对内河船舶航行安全的综合分析。     

商渔船碰撞预警模型

为找出浙江沿海商渔船碰撞事故的风险源,根据2008—2013年浙江沿海商渔船碰撞事故的统计资料,梳理出事故的6类原因,归纳其共性特点.将碰撞前后的商船、渔船、环境视为稳定的系统,基于信息熵理论,通过分析事故中的增熵和负熵因素定义预警系统的事故临界点,建立商渔船避碰的预警模型.结合浙江沿海商渔船碰撞事故进行实证分析,得出结论：商渔船碰撞预警系统的事故临界点熵值为0.177;达到该值之前相关船舶应采取避碰措施.该方法可为维持商渔船良好的通航秩序提供参考.     

基于动态分阶势场法的船舶自动避碰系统

为使船舶在多船避让环境下适应航行环境的变化并自动复航,提出基于动态分阶势场法的船舶自动避碰系统。该系统基于动态势场避障规划算法,利用模糊综合评价法量化船舶碰撞危险度;依据《国际海上避碰规则》确定本船在不同会遇局面下的避让行动,并据此对斥力势函数进行调整。该系统将本船的避碰过程划分为航迹保持、避让和复航3个阶段,根据不同阶段的要求构建动态分阶势场;利用动态分阶势场法对船舶的航行环境进行建模,进而生成恰当的航向指令;利用自动舵产生舵角指令控制船舶完成避让、复航和航迹保持。仿真结果表明:该自动避碰系统可以引导船舶完成既定的避让行动,并能使船舶在安全会遇距离上驶过;该系统可以适应航行环境的变化,且具备航迹保持能力。     

船舶冲突时空特征分析

为更加全面地分析水域船舶冲突的时空特征,从船舶动态航行过程出发,以船舶领域模型代替船舶碰撞半径,对船舶冲突数据进行识别与提取。通过对空间自相关模型在时间维度上的拓展,探讨船舶冲突数据在时空上的变化特征。基于该模型,研究不同时间尺度下船舶冲突空间变化趋势。实例结果表明,研究水域内的船舶冲突具有较强的空间自相关性,且会随着空间阶的提升而消散。     

基于系统动力学的客滚船航行安全仿真

为保障客滚船航行安全,在分析客滚船航行安全影响因素的基础上,构建客滚船航行安全因果关系图,并运用Vensim-DSS构建客滚船航行安全仿真模型.对渤海上的某一客滚船的航行安全进行仿真,分析安全投入增加对客滚船航行安全水平的影响,得出结论:客滚船航行安全系统是一个复杂的动态系统,其航行风险主要是由人、货物、自然环境、交通环境、硬件设施和管理等6个因素交叉耦合导致的,其中人、货物和自然环境对客滚船的航行安全水平影响显著.这可为客滚船航行安全风险管理及防控方面的研究提供参考.     

船舶碰撞事故原因关联性分析

为避免或减少船舶碰撞事故,对船舶碰撞事故原因进行进一步分析。以船舶碰撞事故海事调查报告给出的原因作为研究对象,采用解释结构模型(interpretative structural model, ISM)和层次分析法(analytic hierarchy progress, AHP)构建船舶碰撞影响因素多层次结构图,探究同一层次及不同层次各因素之间的关系。用AHP确定各直接影响因素的相对重要性,结果表明:最低配员要求、船舶设备、能见度、航道或航区等因素对船舶碰撞事故的影响突出。