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船舶碰撞风险与智能避碰方法

作者：张金奋,万程鹏

出版社：武汉理工大学出版社出版时间：2023-11-01

开本： 16开 页数： 207

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版权信息
内容简介
目录

船舶碰撞风险与智能避碰方法版权信息

ISBN：9787562967910
条形码：9787562967910 ; 978-7-5629-6791-0
装帧：平装-胶订
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
工业技术
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船舶碰撞风险与智能避碰方法内容简介

此书共分为两大部分，共十三章。**部分主要介绍船舶碰撞风险的相关研究，共分为六章：**章主要对船舶碰撞风险建模的研究现状进行介绍，包括碰撞风险的定义、主要建模方法、相关的建模软件等；第二章主要介绍船舶碰撞风险和避碰决策研究中涉及的一些基础知识，包括坐标系构建、会遇参数计算、国际海上避碰规则、船舶避让行为提取、船舶操纵性模型等；第三章主要介绍常用的船舶领域模型，包括确定性模型和模糊船舶领域模型；第四章介绍基于船舶历史行为的碰撞风险定量评价方法，包括航行风险和水域宏观风险评价两个方面；第五章介绍碰撞风险时空取证建模方法，提出了基于证据融合的碰撞风险交叉取证方法，并开展案例分析；第六章介绍基于速度障碍模型（VO）的碰撞风险定量分析方法，考虑船舶动态信息的不确定性，提出非线性不确定性速度障碍模型（UNLVO），并对内河渡船航行风险开展案例研究。第二部分主要介绍船舶智能避碰决策算法，共分为七章：第七章介绍基于船舶行为意图识别的避碰决策，从历史避碰行为知识库构建、轨迹融合等角度论述避碰决策学习算法；第八章介绍分布式避碰决策方法，考虑所有船舶遵守避碰规则和部分船舶违反避碰规则条件下的决策模式；第九章介绍粒子群算法用于避碰决策，利用种群的不断优化得到一条*优避碰路径；第十章介绍快速随机搜索树算法（RRT）在船舶避碰中的应用，将避碰规则和船舶操纵性作为约束条件，实现动态环境下的避碰路径生成；第十一章介绍基于多向A*算法的路径规划，包括障碍物地图生成、多向路径邻居节点选择、路径生成等，并针对海上风电场运维船舶的路径规划开展案例研究；第十二章介绍人机共驾模式下的船舶避碰观测一推测一预测一决策（OIPD）流程框架，并论述不同异常条件下的避碰决策性能；第十三章介绍智能船舶和常规船舶共存条件下的协同避碰决策，全面分析了两种避碰决策方法共存条件下的避碰决策效果。本书可作为水路交通运输及相关专业的教材，也可为从事水路交通智能化方向研究的相关人员提供理论、方法和案例研究。

船舶碰撞风险与智能避碰方法目录

第1章船舶碰撞风险建模研究现状 1.1 碰撞风险的定义 1.2 碰撞风险评价方法 1.2.1 综合安全评估 1.2.2 故障树和事件树 1.2.3 证据理论与置信规则库 1.2.4 贝叶斯网络 1.3 碰撞风险分析相关软件 1.3.1 Bayes网络建模软件 1.3.2 离散事件仿真软件 1.3.3 碰撞搁浅风险评价软件 1.3.4 故障树软件 1.3.5 证据推理软件 1.4 本章小结第2章船舶碰撞风险与避碰决策基础知识 2.1 船舶运动坐标系 2.2 基于历史AIS数据的会遇态势提取 2.2.1 AIS数据预处理和轨迹重建 2.2.2 船舶会遇识别 2.2.3 船舶避让行为提取 2.3 COLREGs 2.3.1 会遇态势划分 2.3.2 COLREGs避碰责任 2.4 船舶避碰操纵模型 2.5 本章小结第3章船舶领域碰撞风险模型 3.1 Fujii船舶领域 3.2 Goodwin船舶领域 3.3 Davis船舶领域 3.4 Coldwell船舶领域 3.5 多边形船舶领域 3.6 四元船舶领域 3.7 模糊船舶领域 3.8 本章小结第4章考虑避碰行为的碰撞风险量化模型 4.1 历史会遇碰撞风险建模 4.1.1 建模思路 4.1.2 会遇场景提取 4.1.3 碰撞风险评价指标 4.1.4 确定风险评价指标权重 4.1.5 船舶碰撞风险量化 4.2 船舶碰撞风险算子 4.2.1 建模方法 4.2.2 区域船舶碰撞风险的因素组成 4.2.3 NVCRO建模 4.2.4 区域风险网络 4.3 案例研究 4.3.1 渡船穿越航道场景分析 4.3.2 渡船穿越航道碰撞风险评估 4.4 本章小结第5章船舶碰撞风险时空评价 5.1 研究方法简介 5.1.1 船舶避碰分步决策和操纵模型 5.1.2 交叉取证方法 5.1.3 基于AIS数据的船舶状态同步方法 5.2 交叉评价方法整体架构 5.2.1 两船决策交叉分析 5.2.2 避碰决策定量分析方法 5.3 仿真与分析 5.3.1 船舶会遇态势构建 5.3.2 避碰决策定量分析 5.4 本章小结第6章基于速度障碍的碰撞风险模型 6.1 速度障碍法简介 6.2 不确定性非线性速度障碍模型 6.2.1 模型框架 6.2.2 船舶运动模式识别模型 6.2.3 船舶运动不确定性模型 6.2.4 不确定性非线性速度障碍模型 6.3 基于UNLVO的碰撞风险量化 6.3.1 转向风险 6.3.2 减速风险 6.3.3 考虑／不考虑航行规则的避让风险 6.4 模型应用 6.5 本章小结第7章船舶行为意图识别下的避碰决策 7.1 整体研究思路 7.2 场景相似性度量 7.3 基于Delaunay三角网的轨迹融合算法 7.4 实验和数据分析 7.4.1 模型精度 7.4.2 会遇提取和行为统计分析 7.4.3 避碰决策 7.5 本章小结第8章分布式避碰决策方法 8.1 避碰决策过程分析 8.2 决策流程 8.2.1 让路船避碰决策 8.2.2 直航船避让决策 8.2.3 实时决策算法 8.3 案例研究 8.3.1 场景设置 8.3.2 仿真场景一 8.3.3 仿真场景二 8.3.4 仿真场景三 8.4 本章小结第9章粒子群一遗传启发式避碰决策算法 9.1 粒子群优化算法 9.2 遗传算法 9.3 船舶会遇局面划分 9.4 船舶碰撞危险度 9.5 粒子群-遗传算法设计 9.5.1 粒子群-遗传算法参数编码 9.5.2 初始种群产生 9.5.3 适应度函数 9.5.4 PSO-GA算法步骤 9.6 数值仿真验证 9.7 案例仿真研究 9.7.1 案例一 9.7.2 案例二 9.8 本章小结第10章船舶避碰RRT路径规划算法 10.1 RRT算法简介 10.2 避碰决策RRT路径规划算法 10.2.1 动态碰撞检测算法 10.2.2 初始解的获取 10.2.3 椭圆空间均匀采样 10.2.4 路径优化 10.2.5 动态RRT算法 10.3 仿真与分析 10.3.1 会遇态势设置 10.3.2 结果分析 10.4 本章小结第11章风电水域多向A*船舶路径规划算法 11.1 A*算法 11.2 障碍物建模 11.2.1 网格尺寸 11.2.2 危险区域识别 11.3 路径生成 11.3.1 多邻居节点生成 11.3.2 节点切割 11.3.3 路径规划步骤 11.3.4 性能分析 11.4 东海大桥风电场船舶路径规划 11.4.1 障碍模型 11.4.2 结果和分析 11.5 本章小结第12章船舶避碰观测-推测-预测-决策方法 12.1 内外双层逻辑、决策耦合的船舶避碰决策过程 12.2 两层逻辑结构的船舶避碰决策建模 12.3 深层避碰意图及其形式化表达 12.4 基于意图推测的避碰决策 12.5 沟通受限情况下的类人多船避碰决策方法 12.5.1 避碰方案的基本框架 12.5.2 避碰决策的整体流程 12.5.3 轨迹规划辅助算法的解释 12.5.4 预测和观测信息的交叉分析 12.6 混合场景下的OIPD决策算法的仿真验证 12.6.1 船舶会遇场景设置 12.6.2 案例1：四艘船正常航行下的避碰实验 12.6.3 案例2：有一艘船不遵守避碰规则的避碰实验 12.6.4 案例3：有一艘船为失控船的避碰实验 12.6.5 避碰决策有效性的数据包络分析 12.7 本章小结第13章混合航行场景序贯避碰决策建模 13.1 基于COLREGs的会遇阶段划分 13.2 船舶避碰决策建模 13.2.1 常规船舶避碰决策模型 13.2.2 智能船舶避碰决策模型 13.2.3 混合场景下船舶序贯避碰决策 13.3 案例分析 13.3.1 初始会遇场景设置 13.3.2 模拟试验 13.3.3 结果分析 13.4 本章小结

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