船舶避碰

摘要： 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。

摘要： 为提高船舶避碰行动时机的可量化性,探讨各因素与船舶避碰时机之间的关系,并结合碰撞危险度提出了一种船舶避碰时机的方法。通过专家调查确定主要影响因素及各因素的权重,建立计算船舶避碰时机的评判矩阵模型。以实船为例对典型会遇情况下的船舶避碰行动时机进行模拟,结果显示该方法采用的评判模型确定的避碰行动与专家的决策相近,证明了模型的合理性。

摘要： 对船舶自动化系统应用现状进行分析,阐述船舶避碰自动化方面存在的问题与影响因素,并介绍一系列新航海技术的功能与应用状况,如AIS技术、监测报警、海图信息数字化技术等.以期通过本文研究,促进船舶自动化水平提升,使避碰事故发生率显著降低,确保船舶航行的稳定与安全,为国际间贸易开展提供强有力的技术支持.

摘要： 随着时代的发展,我国航海技术有了长足的进步,为了进一步加强海上船舶运行安全,降低不必要的损失,相关人员应当结合新航航海技术,进一步发展船舶避碰自动化技术.

摘要： 为解决传统船舶碰撞危险识别算法对目标船运动参数考虑不全以及在各方位采取相同安全会遇距离(Safe Distance Approach,SDA)的缺陷,构建一种适用于动态复杂船舶领域模型的碰撞危险识别方法.选取KIJIMA船舶领域模型来界定船舶安全会遇范围,结合其几何形状,根据不同来船方位将其划分为4个区域;提出一种新的碰撞危险识别决策参数:相对运动航向上边界(Φr_Upper)和下边界(Φr_Lower),并推导出适用于不同区域的危险识别参数计算方法,确定在目标船与本船安全会遇时应避免的相对运动航向区间,构建碰撞危险识别模型.通过设置8种不同的会遇场景进行仿真验证,结果表明:构建的方法能对目标船的碰撞危险进行有效识别,可为具备自主避碰能力的船舶智能航行系统研发提供技术参考.

摘要： 随着科学的进步我国的航海领域有了质的飞跃,但是在近些年航海贸易中依旧存在着很多安全问题.现在的航行过程中船舶的触礁事故屡屡发生.本文就新航海技术的现状进行了深入研究,阐述了船舶避碰自动化的当前研究现状.结合当下船舶避碰自动化技术状况,就船舶避碰自动化技术的有关问题展开深入探讨,以供参考.

摘要： 随着海运航线的愈加繁忙,船舶碰撞事故时有发生,为避免船舶发生碰撞,船舶避碰决策研究已成为目前研究的热点.本文在既往研究的基础上,综合考虑船舶避碰的经济性及安全性要求,基于粒子群算法、遗传算法与非线性编程理论,建立了船舶避碰路径规划的优化模型,并通过具体案例进行仿真分析.仿真结果显示,粒子群遗传混合优化算法的收敛速度较快,船舶避碰的优化路径能够同时满足经济性及安全性要求,算法的有效性及运算效率均有了显著提高.

摘要： 随着全球经济的飞速发展,经济贸易往来日益频繁,海上运输变得越来越频繁,海面上船舶密度不断增大,各类船舶间发生碰撞概率也不断增大.基于遗传算法研究船舶自动避碰策略并构建了一个避碰演示系统进行仿真验证.定义了确保安全距离下的最短复航路程作为适应度函数并建立碰撞危险模型并分析其避让责任及相应的避碰决策.基于Matlab构建了一个简单的仿真平台对避碰算法进行仿真验证.仿真结果验证了基于遗传算法的避碰策略的有效性.

摘要： [目的]作为船舶航行安全的核心问题,若船舶避碰完全依赖船长的个人状态和判断将存在一定的安全隐患.为了统筹关键水域上所有船舶(游船、货船等)并进行路径预测,需要建立防碰撞预警机制.[方法]利用深度确定性策略梯度(DDPG)算法和船舶领域模型,采用电子海图模拟船舶的航行路径,提出基于失败区域重点学习的DDPG算法改进策略,并针对游船特点改进的船舶领域模型参数等改进方法,提高航线预测和防碰撞准确率.[结果]使用改进的DDPG算法和改进的船舶领域模型,与未改进前的算法相比,船舶避碰正确率由84.9％升至89.7％,模拟航线与真实航线的平均误差由25.2 m降至21.4 m.[结论]通过基于改进的DDPG算法和改进的船舶领域模型开展船舶避碰路径规划,可以实现水域船舶航线监管功能,且当预测航线与其他船舶存在交会时,告警调度人员,从而实现防碰撞预警机制.

摘要： AIS系统的普及化使用,使得驾驶员在海上避让过程中过度依赖AIS信息进行避碰操纵,从而引发船舶碰撞事故发生.本文通过对船舶AIS的信息传输系统、设备静态信息及动态信息可信度的分析,提出了近距离船舶避让操纵中,过度依赖AIS信息作为避碰依据的局限性,并介绍了AIS的下一代系统VDES,总结了提高AIS信息可靠性需要解决的几个问题.

摘要： 长江航行中，船密流急道窄弯多，船舶操纵难度大，驾驶人员对目标船避碰参数的获取以及其可信度就显得尤为重要，本文从基于ECDIS的AIS与ARPA在船舶避碰中的地位出发，分析各自获取避碰参数的计算机理，由船舶避碰中的实际应用介绍其在覆盖范围的广泛性、跟踪信息的可靠性、避碰计算的快速性、浮标导航的精确性等方面进行比较，最后针对其各自的优缺点，建议船舶驾驶人员在应用过程中应综合应用，取长补短，达到优势互补。

摘要： 船舶避碰不仅是一门技术，也是驾驶员的一种直觉、一种经验。直觉和经验只有在大量实践中才能真正领会。要想培育一位优秀驾驶员的直觉力(目测能力、眼力)和避碰的经验，除了加强学习和交流，具有丰富的专业技术知识以外，重要的是要通过大量航行实践来体会。本文从实践出发,分析了船舶避碰中的人为因素,并提出了驾驶员提高驾驶水平应注意的问题。

摘要： 在狭水道或港内,驶近一艘很大的船舶或拖带船组时,或是在近距离驶近他船时,即使罗经方位有明显变化,有时也可能存在碰撞危险.通过使用雷达电子方位线移位对碰撞危险作出判断,是对规则的补充,也为船舶避碰提供指导.

摘要： 自动识别系统(automatic identification system,AIS)是近年来几个国际组织共同的研制成果。是一种用于船舶之间及船舶与岸台之间进行信息交换的系统，它为海上避碰和通讯提供了更加便捷的方式。

摘要： 通过分析船舶自动识别系统所提供的数据，比较了为船舶避碰提供决策依据的2种主要手段(雷达信息、AIS信息)的优越性和局限性，有助于船舶驾驶员合理运用AIS数据，为船舶避碰决策提供依据。

摘要： 通过分析船舶自动识别系统所提供的数据，比较了为船舶避碰提供决策依据的2种主要手段(雷达信息、AIS信息)的优越性和局限性，有助于船舶驾驶员合理运用AIS数据，为船舶避碰决策提供依据。

摘要： 主要研究和探讨北斗导航定位系统在海事管理中的应用,针对通航监管、应急搜救、船舶避碰等方面的应用前景进行了分析与展望。

摘要： 对于船舶风险评估问题,前人已经研究了很多。且已经形成比较系统化的理论体系。将日本著名教授井上欣三关于船舶安全管理报告中的一个新的概念,即安全富余度引入到船舶风险评估中来是一次尝试,着重对船舶避碰风险评估进行论述。并得出了有一定参考价值的结论,对船舶驾驶人员具有一定的实用价值和借鉴意义。

摘要： STCW公约马尼拉修正案的实施,促使海员的培训与值班的要求提高,很多培养机构缩短了雷达培训课时,但是作为避碰和导航设备的雷达,其重要性不可小视.特别是雷达标绘及其相当的系统性观察,仍然是航海人关注和研究的重点.STCW马尼拉公约修正案取消了B07和B08的培训考证项目，取而代之的是适任考证评估。这主要是由于航海技术的快速发展(特别是ECDIs的运用)以及船舶驾引人员整体素质的提高，船舶综合导航设备已经成为现实。从某种意义上来说，雷达标绘相关理论知识在航海教育中的重视程度有所下降，但是雷达设备的正确使用和雷达标绘所蕴含的知识在当前航海实践工作中的地位仍然是很重要的，通过对雷达标绘原理进行梳理。让船舶驾驶员理解并重视雷达标绘所传递的避碰精神，确保船舶安全航行，将是当前航海教育的重中之重。

摘要： STCW公约马尼拉修正案的实施,促使海员的培训与值班的要求提高,很多培养机构缩短了雷达培训课时,但是作为避碰和导航设备的雷达,其重要性不可小视.特别是雷达标绘及其相当的系统性观察,仍然是航海人关注和研究的重点.STCW马尼拉公约修正案取消了B07和B08的培训考证项目，取而代之的是适任考证评估。这主要是由于航海技术的快速发展(特别是ECDIs的运用)以及船舶驾引人员整体素质的提高，船舶综合导航设备已经成为现实。从某种意义上来说，雷达标绘相关理论知识在航海教育中的重视程度有所下降，但是雷达设备的正确使用和雷达标绘所蕴含的知识在当前航海实践工作中的地位仍然是很重要的，通过对雷达标绘原理进行梳理。让船舶驾驶员理解并重视雷达标绘所传递的避碰精神，确保船舶安全航行，将是当前航海教育的重中之重。

摘要： 本发明公开了一种通过评价船舶航行避碰合规性自主避碰的方法，包括：获取本船与目标船舶的航行数据；根据航行数据判断本船与目标船舶的会遇局面和会遇几何态势；根据会遇局面和会遇几何态势选取适用的船舶海上避碰规则；根据船舶海上避碰规则选取自主避碰方式；通过算法对船舶海上避碰规则进行量化处理，得到惩罚分数；通过惩罚分数对自主避碰方式的合规性进行评价，得到合规性评分；选取合规性评分值最高的自主避碰方式进行海上避碰。本发明能够进一步提升自主避碰算法的合规性，从而使得船舶海上避碰行动在确保安全的前提下不违反海上避碰规定。

摘要： 本发明公开了一种通过评价船舶航行避碰合规性自主避碰的方法，包括：获取本船与目标船舶的航行数据；根据航行数据判断本船与目标船舶的会遇局面和会遇几何态势；根据会遇局面和会遇几何态势选取适用的船舶海上避碰规则；根据船舶海上避碰规则选取自主避碰方式；通过算法对船舶海上避碰规则进行量化处理，得到惩罚分数；通过惩罚分数对自主避碰方式的合规性进行评价，得到合规性评分；选取合规性评分值最高的自主避碰方式进行海上避碰。本发明能够进一步提升自主避碰算法的合规性，从而使得船舶海上避碰行动在确保安全的前提下不违反海上避碰规定。

摘要： 公开了一种面向人机交互的船舶智能避碰方法及系统，该方法包括：获取目标船舶的基本尺度信息，并实现本船与目标船舶间间交换未来轨迹点或路径点；根据本船获取的目标船舶未来轨迹，排除能够导致船舶发生碰撞的航向与航速，并提供最优的避碰决策；将决策过程可视化，并允许船员设置优先决策区域，并在可行的决策区域中任意修改避碰决策；在避碰决策的可行解较少时，发出控制预警，提醒船员及时接管船舶；执行船舶安全的航向与航速，并允许船员随时直接接管控制船舶的螺旋桨转速与舵角。本发明能够将避碰决策过程以符合人机工程学的方式呈现给控制人员，帮助控制人员了解智能系统的操作意图，支持控制人员直接或间接地干预智能船舶的避让行动。

摘要： 本发明提供了一种基于船舶避碰特性的船舶避让方法，包括：101、在当前船舶处于船舶集群态势场景中时，当前船舶根据当前船舶的船舶避碰特性，获取当前船舶的基本信息。102、当前船舶依据所述当前船舶的基本信息和船舶避让规则，确定当前船舶在船舶集群态势场景中的行动顺序。103、当前船舶依据行动顺序执行避让操作。充分反映多个会遇船间相互影响的复杂避让过程，为船间动态避碰提供决策依据。

摘要： 本发明公开了一种四元船舶安全领域模型系统，其特征在于：该模型由参数Q和k决定。参数Q由四个方向半径决定，方向半径分别为：Rfore、Raft、Rstarb和Rport；其中，Rfore、Raft分别为四元船舶领域纵向半径(Rlon)的前、后半径；Rport、Rstarb分别为四元船舶领域横向半径(Rlat)的左、右半径；所述四元船舶安全领域模型系统的边界为上述四个方向半径的所确定的闭合曲线组合而成，由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种四元船舶安全领域模型系统和船舶避碰方法，形成了一个统一的安全领域框架，可以直观得到一个确定的船舶安全区域，结合避碰几何模型，可以有效提前警示相关船舶展开避碰动作，有效的保证了海上航行的安全性。

摘要： 本发明提供了一种基于船舶避碰特性的船舶避让方法，包括：101、在当前船舶处于船舶集群态势场景中时，当前船舶根据当前船舶的船舶避碰特性，获取当前船舶的基本信息。102、当前船舶依据所述当前船舶的基本信息和船舶避让规则，确定当前船舶在船舶集群态势场景中的行动顺序。103、当前船舶依据行动顺序执行避让操作。充分反映多个会遇船间相互影响的复杂避让过程，为船间动态避碰提供决策依据。

摘要： 本发明公开了一种模糊四元船舶安全领域模型，其特征在于：该模型由参数Q和k决定，参数Q由四个方向半径决定，方向半径分为：Rfore(r),Raft(r),Rstarb(r),Rport(r)；其中，Rfore(r),Raft(r)分别为四元船舶领域纵向半径（Rlon）的前、后半径；Rstarb(r),Rport(r)分别为四元船舶领域横向半径（Rlat）的左、右半径；r为模糊化实际距离的参数，随着r值的不同，模糊四元船舶安全领域模型的边界为多个由这四个方向半径所围成的封闭曲线组合而成，由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种模糊四元船舶安全领域模型和船舶避碰方法，形成了一个统一的安全领域框架，可以直观得到一个确定的船舶安全区域，结合避碰几何模型，可以有效提前警示相关船舶展开避碰动作，有效的保证了海上航行的安全性。

摘要： 本发明公开了一种四元船舶安全领域模型，其特征在于：该模型由参数Q和k决定。参数Q由四个方向半径决定，方向半径分别为：Rfore、Raft、Rstarb和Rport；其中，Rfore、Raft分别为四元船舶领域纵向半径（Rlon）的前、后半径；Rport、Rstarb分别为四元船舶领域横向半径（Rlat）的左、右半径；所述四元船舶安全领域模型的边界为上述四个方向半径的所确定的闭合曲线组合而成，由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种四元船舶安全领域模型和船舶避碰方法，形成了一个统一的安全领域框架，可以直观得到一个确定的船舶安全区域，结合避碰几何模型，可以有效提前警示相关船舶展开避碰动作，有效的保证了海上航行的安全性。

摘要： 一种基于合作博弈理论的船舶避碰决策方法。该发明步骤包括：获取与我船存在碰撞危险的目标船舶的基本信息；提出了我船与目标船碰撞危险度的计算方法；根据我船与目标船碰撞危险度提出船舶合作博弈下避碰行动集；根据船舶碰撞危险度算子以及行动集，结合船舶本身损耗、船舶油耗以及船舶碰撞风险系数三种因素提出了船舶在进行避碰博弈时的合作博弈算子，计算船舶避碰的收益函数；通过计算合作博弈收益函数判别船舶在海上进行避碰决策是否处于局部最优状态，以此建立补偿方法为船舶避碰提供优选方案，为保障航行安全、避免碰撞事故、减少生命和财产损失，同时为船舶在海上航行以及减少采取避碰措施时的不均等损耗具有重要的现实意义。

摘要： 本发明涉及船舶避碰技术领域，具体涉及一种船舶间的避碰预警方法、系统及装置。本发明的方法，包括：获取用户输入的船舶的参数信息；获取船舶及相对于其他船舶的实时变量信息；利用风险判断公式做三级预警处理，当判断为对应预警级别时，直接生成对应级别的报警；将避碰报警信息、航行动态信息回传至岸端；在岸端将回传的信息数据进行实时的分析，对船员的行为活动进行监测和分析；将监测和分析结果生成预警管理信息报告并做分析处理及再学习。本发明以船舶为中心，利用船舶本身的基础信息主动的设置三级预警算法、以及根据预警信息设置反馈预警信息管理报告进行多项多方面的预警技术有效的实现了船舶与多个船舶之间的一种成本较低的避碰预警。