船舶避碰智能决策自动化研究 被引量：14

1

作者 李丽娜 杨神化 +1 位作者 曹宝根 李子富 《集美大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第2期188-192,共5页

简要论述了实现船舶自动避碰的意义、自动避碰的基本过程及其研究内容,重点分析了国内外船舶避碰智能决策自动化的研究现状和动向、存在的主要问题与对策,指出了船舶避碰智能决策自动化尚待研究的课题.

关键词 船舶避碰 智能决策 碰撞危险度 模糊数学 专家系统 神经网络

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基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法 被引量：10

2

作者 丁志国 张新宇 +2 位作者 王程博 黎泉 安兰轩 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第1期96-104,113,共10页

[目的]为实现沿海无人驾驶船舶自主航行,充分考虑无人驾驶船舶智能避碰决策的合理性和实时性后,提出并建立一种基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法。[方法]首先,以本体论为基础,设计无人驾驶船舶航行态势本体概念模型,并结合《国际... [目的]为实现沿海无人驾驶船舶自主航行,充分考虑无人驾驶船舶智能避碰决策的合理性和实时性后,提出并建立一种基于驾驶实践的无人船智能避碰决策方法。[方法]首先,以本体论为基础,设计无人驾驶船舶航行态势本体概念模型,并结合《国际海上避碰规则》及良好的船艺将船舶航行态势量化划分为12种会遇场景;然后,从驾驶实践的角度改进影响碰撞危险度因子的模糊隶属度函数,提出一种多元碰撞危险度评估模型,实现船舶碰撞危险度的精确计算;最后,以船舶避碰总路径最短为目标函数,提出一种基于驾驶员视角(BOP)的智能避碰决策模型,在船舶操纵性、舵角限幅等约束下求解最优避碰策略,并在典型的会遇场景下进行仿真实验。[结果]结果表明,该方法可以准确判断驾驶航行态势,给出合理的转向策略,实现典型会遇场景下的有效避碰。[结论]所做研究可为实现船舶自主航行提供理论基础和方法参考。 展开更多

关键词 无人驾驶船舶 驾驶实践 智能避碰决策 国际海上避碰规则

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海运船舶自主避碰技术研究进展与趋势 被引量：8

3

作者 张英俊 翟鹏宇 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1-11,共11页

对近年来国内外海运船舶自主避碰技术的研究现状进行梳理,并将自主避碰方法分为三类,分别归纳分析了每类方法的研究进展以及海运船舶避碰系统开发与应用情况;提出了船舶自主避碰技术尚待解决的问题,包括:狭窄水域和繁忙水域的避碰决策... 对近年来国内外海运船舶自主避碰技术的研究现状进行梳理,并将自主避碰方法分为三类,分别归纳分析了每类方法的研究进展以及海运船舶避碰系统开发与应用情况;提出了船舶自主避碰技术尚待解决的问题,包括:狭窄水域和繁忙水域的避碰决策问题、基于船间信息交互的多船自主协调避碰问题、自主避碰系统与船舶控制系统的协调和集成问题以及自主避碰系统智能性、可靠性、完备性测试问题;阐述了船舶自主避碰技术的研究趋势,提出下一步需突破的核心理论和关键技术问题,包括:复杂水域中融合机器学习的多船自主避碰理论和高效算法、不同避碰算法的自适应集成与融合、智能船舶和传统船舶混合交通环境下的船间交互协同理论、船舶自主避碰决策和船舶车舵控制一体化、船舶自主避碰系统测试技术等。 展开更多

关键词 智能船舶 自主避碰 避碰决策 船间交互协同 机器学习

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规则约束下基于深度强化学习的船舶避碰方法 被引量：8

4

作者 周双林 杨星 +4 位作者 刘克中 熊勇 吴晓烈 刘炯炯 王伟强 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第3期27-32,46,共7页

为减少因人为操作不当导致的船舶避碰事故,提高船舶航行的安全性,提出一种基于深度Q网络(Deep Q Network,DQN)强化学习方法的船舶智能避碰算法。依据船舶间实时获取的航行状态信息,从全局角度构建智能避碰算法深度强化学习状态集;在对... 为减少因人为操作不当导致的船舶避碰事故,提高船舶航行的安全性,提出一种基于深度Q网络(Deep Q Network,DQN)强化学习方法的船舶智能避碰算法。依据船舶间实时获取的航行状态信息,从全局角度构建智能避碰算法深度强化学习状态集;在对《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)进行充分理解的基础上合理量化部分COLREGs,综合考虑航向跟随、船舶碰撞和规则符合等因素,设计船舶智能避碰DQN算法奖励函数,保证避碰决策安全有效且满足避碰规则的要求。分别针对两船和多船会遇场景进行仿真试验,结果表明:该方法可使船舶在COLREGs的要求下有效避让来船,为船舶智能避碰技术的研究提供参考。 展开更多

关键词 船舶避碰 深度Q网络 《国际海上避碰规则》 智能决策

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混合智能系统在船舶自动避碰决策中的应用 被引量：8

5

作者 吕红光 尹勇 尹建川 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期29-36,共8页

为减少或避免由于人为失误导致的船舶碰撞事故,促进船舶航行安全,船舶自动避碰系统的研究正在逐渐深入,其中船舶自动避碰决策算法是关键.综述了模糊神经网络、混合专家系统、软硬计算混合系统、综合性仿人智能系统在该领域的应用,并对... 为减少或避免由于人为失误导致的船舶碰撞事故,促进船舶航行安全,船舶自动避碰系统的研究正在逐渐深入,其中船舶自动避碰决策算法是关键.综述了模糊神经网络、混合专家系统、软硬计算混合系统、综合性仿人智能系统在该领域的应用,并对相关研究成果进行分类整理、分析不足,指出混合智能应用于船舶自动避碰决策算法中的研究方向. 展开更多

关键词 混合智能系统 船舶 自动避碰 决策算法 人工智能 软计算

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基于混合粒子群算法的船舶避碰决策 被引量：3

6

作者 宁君 黄寓旸 +3 位作者 尤恽 李伟 高鉴一 张帅 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期34-43,共10页

为解决船舶在开阔水域中的避碰决策问题,提出基于混合粒子群算法的船舶避碰决策方法。首先,针对粒子群算法在迭代后期容易陷入局部最优的局限性,引入高斯位置变异概念,扩大粒子的搜索广度,利用自适应策略对惯性权重进行改进,在保证粒子... 为解决船舶在开阔水域中的避碰决策问题,提出基于混合粒子群算法的船舶避碰决策方法。首先,针对粒子群算法在迭代后期容易陷入局部最优的局限性,引入高斯位置变异概念,扩大粒子的搜索广度,利用自适应策略对惯性权重进行改进,在保证粒子多样性的同时,提高粒子的局部搜索能力;其次,基于多目标优化方法构建目标函数,引入基于模糊综合评价策略构建的船舶碰撞危险度模型,统筹考虑《国际海上避碰规则》、海船船员通常做法、航行安全性与经济性,实现了多船会遇态势下的避碰路径规划;最后,通过Matlab仿真实验验证了该算法的有效性。相比标准粒子群算法,本文船舶避碰决策效果显著提高。 展开更多

关键词 船舶避碰决策 高斯变异 混合粒子群算法 多目标优化

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AHP法在多船避碰决策中的应用与研究 被引量：3

7

作者 朱沁 刘祖源 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 北大核心 2004年第4期488-491,共4页

层次分析法在多目标决策中应用非常广泛 .介绍了 AHP法的原理和计算方法 .将此方法应用在多船避碰决策中 ,建立了多船避碰决策层次结构图 .将定性的问题转化成定量的研究 ,并进行了实例计算 .实现了优化的目的 ,而且计算结果令人满意 .

关键词 AHP 多船避碰 决策

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基于双延迟深度确定性策略梯度的船舶自主避碰方法 被引量：4

8

作者 刘钊 周壮壮 +1 位作者 张明阳 刘敬贤 《交通信息与安全》 CSCD 北大核心 2022年第3期60-74,共15页

为满足智能船舶自主航行的发展需求,解决基于强化学习的船舶避碰决策方法存在的学习效率低、泛化能力弱以及复杂会遇场景下鲁棒性差等问题,针对船舶避碰决策信息的高维性和动作的连续性等特点,考虑决策的合理性和实时性,研究了基于双延... 为满足智能船舶自主航行的发展需求,解决基于强化学习的船舶避碰决策方法存在的学习效率低、泛化能力弱以及复杂会遇场景下鲁棒性差等问题,针对船舶避碰决策信息的高维性和动作的连续性等特点,考虑决策的合理性和实时性,研究了基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)的船舶自主避碰方法。根据船舶间相对运动信息与碰撞危险信息,从全局角度构建具有连续多时刻目标船信息的状态空间;依据船舶操纵性设计连续决策动作空间;综合考虑目标导向、航向保持、碰撞危险、《1972年国际海上避碰规则》(COLREGs)和良好船艺等因素,设计船舶运动的奖励函数;基于TD3算法,根据状态空间结构,结合长短期记忆(LSTM)网络和一维卷积网络,利用Actor-Critic结构设计船舶自主避碰网络模型,利用双价值网络学习、目标策略平滑以及策略网络延迟更新等方式稳定网络训练,利用跳帧以及批量大小和迭代更新次数动态增大等方式加速网络训练;为解决模型泛化能力弱的问题,提出基于TD3的船舶随机会遇场景训练流程,实现自主避碰模型应用的多场景迁移。运用训练得到的船舶自主避碰模型进行仿真验证,并与改进人工势场(APF)算法进行比较,结果表明:所提方法学习效率高,收敛快速平稳;训练得到的自主避碰模型在2船和多船会遇场景下均能使船舶在安全距离上驶过,并且在复杂会遇场景中比改进APF算法避碰成功率高,避让2~4艘目标船时成功率高达99.233%,5~7艘目标船时成功率97.600%,8~10艘目标船时成功率94.166%;所提方法能有效应对来船的不协调行动,避碰实时性高,决策安全合理,航向变化快速平稳、震荡少、避碰路径光滑,比改进APF方法性能更强。 展开更多

关键词 交通信息工程 船舶避碰 智能决策 深度强化学习 双延迟深度确定性策略梯度

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多船确定性避碰行动最优决策模型

9

作者 吴天昊 王欣 +3 位作者 李海滨 倪生科 刘正江 林彬 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期261-271,共11页

针对多船复杂近距离会遇态势,提出了一种确定性避碰行动最优决策模型。考虑到船舶运动具有时变时滞特性以及风浪干扰的影响,结合神经网络和后推技术设计了船舶操纵运动控制器。同时结合多船会遇特点提出了多船避碰要素动态数学模型,并... 针对多船复杂近距离会遇态势,提出了一种确定性避碰行动最优决策模型。考虑到船舶运动具有时变时滞特性以及风浪干扰的影响,结合神经网络和后推技术设计了船舶操纵运动控制器。同时结合多船会遇特点提出了多船避碰要素动态数学模型,并利用协同船舶领域确定符合安全阈值的最优避碰策略。当让路船驶过所有船的最小会遇距离点后,利用人工势场法规划让路船驶向目标点的最优路径。最后利用该模型对多船多场景近距离会遇态势进行仿真研究。仿真结果表明,所提出的模型能够在符合避碰规则的基础上生成安全可行的避碰策略,并有效减少避碰操纵次数,即通过单次避碰行动避让所有船舶。 展开更多

关键词 近距离会遇 时变时滞 多船避碰 辅助决策模型 避碰策略

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能见度不良时舰船避碰辅助决策方法

10

作者 臧继明 江保泉 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第23期190-193,共4页

能见度不良是造成舰船碰撞事故发生的主要原因,为防止舰船碰撞,从转向与减速2个角度提出能见度不良时舰船避碰辅助决策方法。在能见度不良条件下,将目标舰船同其他舰船间的转向避碰问题定义为多目标函数优化问题,以同其他会遇舰船间的... 能见度不良是造成舰船碰撞事故发生的主要原因,为防止舰船碰撞,从转向与减速2个角度提出能见度不良时舰船避碰辅助决策方法。在能见度不良条件下,将目标舰船同其他舰船间的转向避碰问题定义为多目标函数优化问题,以同其他会遇舰船间的碰撞危险度充分下降、最大限度降低转向角度、目标舰船转向航行最少时间内恢复初始航向与航速为目标函数。能见度不良造成可视距离较小,在单独采用转向避碰决策无法有效实现避碰目的的情况下,需结合舰船变速避碰,以碰撞危险度与变速能量损失最小为目标函数,通过求解各目标函数,获取舰船转向幅度与降速决策信息。实验结果显示,当能见度不良时,舰船在不同会遇条件下均能够有效实现避碰目的。 展开更多

关键词 能见度不良 舰船避碰 辅助决策 转向 降速 目标函数

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船舶领域理论:发展现状及其MASS时代机遇

11

作者 周健 李徽 +1 位作者 郭帅超 王晨旭 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-90,共13页

船舶领域理论近10年来得到了长足的发展,广泛应用于船舶避碰、航行安全决策和海上交通工程等领域的研究。随着MASS(Maritime Autonomous Surface Ships)概念和相关法规的提出,船舶智能化、自主化的进程将会加快,而船舶领域理论也将在这... 船舶领域理论近10年来得到了长足的发展,广泛应用于船舶避碰、航行安全决策和海上交通工程等领域的研究。随着MASS(Maritime Autonomous Surface Ships)概念和相关法规的提出,船舶智能化、自主化的进程将会加快,而船舶领域理论也将在这一趋势下朝着新的方向发展。综述了当前船舶领域的发展现状,包括现有的定义和建模方法,并讨论了船舶领域模型的实际应用场景;总结了MASS发展现状及其在未来革新过程中可能面临的挑战;针对MASS时代的需求,提出了未来船舶领域理论的发展和应用方向。 展开更多

关键词 船舶领域 MASS 船舶避碰 航行决策 自主性

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改进粒子群算法在水上飞机与多目标船避碰决策中的应用 被引量：3

12

作者 翁建军 胡冲 +3 位作者 李龙浩 严庆新 王群朋 郑帅祥 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2021年第4期799-804,共6页

为优化水上飞机与多船共存的港口水域交通环境,降低碰撞风险,提高通航效率,优化避碰决策,从水上飞机与船舶操纵特点出发,构建水上飞机与目标船会遇态势的碰撞危险判断模型,基于其计算结果,通过构建危险度隶属函数评价水上飞机与船舶碰... 为优化水上飞机与多船共存的港口水域交通环境,降低碰撞风险,提高通航效率,优化避碰决策,从水上飞机与船舶操纵特点出发,构建水上飞机与目标船会遇态势的碰撞危险判断模型,基于其计算结果,通过构建危险度隶属函数评价水上飞机与船舶碰撞危险程度,并将粒子群算法应用于水上飞机转向时机和转向幅度的研究中.在综合考虑避碰的多种因素,建立适应度模型,引入免疫算法中的免疫算子避免陷入局部极值陷阱,添加扰动因子解决后期搜索能力不足的问题,从而得到改进后的免疫粒子群算法避碰决策.仿真结果表明:改进后的粒子群算法可为水上飞机与多船会遇局面的避碰决策研究提供一种可行的求解途径. 展开更多

关键词 水上飞机 多船避碰 粒子群算法 免疫算法 避碰决策

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基于扩展博弈理论的船舶自动避碰决策系统 被引量：3

13

作者 孔祥生 卜仁祥 刘勇 《计算机仿真》 北大核心 2019年第5期154-158,268,共6页

针对常规水面船舶自动避碰决策难以实现的问题,基于船舶《国际海上避碰规则》,将博弈理论引入到船舶动态避碰系统中,通过设计船舶避碰博弈扩展树,建立船舶动态避碰博弈模型。结合避碰规则的约束条件,利用相关软件建立船舶自动避碰决策系... 针对常规水面船舶自动避碰决策难以实现的问题,基于船舶《国际海上避碰规则》,将博弈理论引入到船舶动态避碰系统中,通过设计船舶避碰博弈扩展树,建立船舶动态避碰博弈模型。结合避碰规则的约束条件,利用相关软件建立船舶自动避碰决策系统,实现两船自动避碰的目标。对两船间三种会遇态势进行了计算机仿真,结果显示设计的自动避碰决策系统对于两船间的避让能够采取合理的避让措施,效果良好,为后续研究多物标避让奠定了基础。 展开更多

关键词 船舶自动避碰 动态博弈 避碰决策 扩展博弈理论

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基于TOPSIS的舰船避碰信息决策系统 被引量：1

14

作者 王喆 王丽颖 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第6期76-78,共3页

传统舰船避碰信息决策系统对于细节信息分析能力差,决策结果难以应用到实际操作中。为了解决这一问题,基于TOPSIS设计了一种新的舰船避碰信息决策系统,硬件选用的采集器为数字采集器,以RESD526芯片作为核心采集芯片,采用微处理器处理决... 传统舰船避碰信息决策系统对于细节信息分析能力差,决策结果难以应用到实际操作中。为了解决这一问题,基于TOPSIS设计了一种新的舰船避碰信息决策系统,硬件选用的采集器为数字采集器,以RESD526芯片作为核心采集芯片,采用微处理器处理决策信息,将处理的结果存储在数据存储器中。软件由分析决策指标、建立决策矩阵、输出决策结果 3步组成。为验证设计系统实际效果,与传统决策系统进行实验对比,结果表明,设计的决策系统能够更准确地分析出舰船内部和外部信息,得到更加有效的决策结果,提高船舶运行的安全性,降低事故发生率。 展开更多

关键词 TOPSIS 舰船避碰信息 信息决策 决策系统

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多船避碰决策分析与探讨 被引量：1

15

作者 吴春杰 《船海工程》 2009年第1期74-77,共4页

分析多船避碰决策研究现状,总结所存在的主要问题,并据此提出解决多船避碰决策问题的设想,即基于目标船不确定行动分析的多船避碰决策方法。

关键词 水路运输 船舶 多船避碰 决策方法 不确定性

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浅析船舶避碰决策研究的现状与前景 被引量：1

16

作者 刘顺来 钟碧良 《广州航海高等专科学校学报》 2005年第2期12-15,共4页

介绍了船舶避碰决策研究中的船舶碰撞危险度的确定方法,综合分析评价了船舶避碰决策系统的研究现状,指出基于AIS信息环境的船舶避碰决策系统研究是未来船舶自动避碰决策系统研究的新方向.

关键词 船舶 避碰决策 船舶自动识别系统

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船舶避碰决策系统发展研究

17

作者 刘力荣 何正伟 《广州航海学院学报》 2018年第1期1-5,共5页

概述了船舶避碰决策系统的基本架构及其国内外发展历程,比较了6种典型系统的优缺点,探讨了建立完备高效的船舶避碰决策模型和收集实时精确的船舶避碰数据,根据研究趋势提出了船舶避碰决策模型的优化、船舶避碰数据收集方式的优化和无人... 概述了船舶避碰决策系统的基本架构及其国内外发展历程,比较了6种典型系统的优缺点,探讨了建立完备高效的船舶避碰决策模型和收集实时精确的船舶避碰数据,根据研究趋势提出了船舶避碰决策模型的优化、船舶避碰数据收集方式的优化和无人艇等方面的研究展望. 展开更多

关键词 船舶避碰决策 模型 数据收集

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