AIS辅助避碰决策系统关键技术研究

论文摘要

船载自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）是一种可以传输大信息量、跨越障碍、抗天气影响、具有船—岸、船—船间信息联网和近距离目标显示能力的全球船载自动识别系统。如何保障船舶航行安全一直是航海界专家学者研究的重点。随着港口经济的迅速发展,往返于世界航路的船只越来越多,船舶避碰的重要性越来越受到关注,实现船舶避碰的自动化,是避免船舶碰撞事故发生,保障船舶航行安全的关键技术,也是航海技术的前沿课题。利用AIS数据作为辅助船舶避碰决策系统的环境信息来源是本论文的出发点。本文在大量阅读国内外的著作、论文等文献资料和国际海事组织的有关文件的基础上,深入研究了AIS系统的结构、功能、采用的关键技术及工作原理;研究了船舶避碰的一般过程和避碰所需信息;分析了AIS数据相对于雷达、ARPA数据而言对避碰的优越性:重点对基于AIS信息的船舶避碰决策分析技术中的一些关键问题逐一进行研究,根据船舶领域、转向避让等概念,建立了安全通过距离、紧迫局面、最晚施舵时机等数学模型,应用模糊数学中综合评判方法,建立了船舶碰撞危险度的数学模型;基于前述研究提出了基于AIS信息的避碰决策辅助分析系统的解决方案。论文以关键技术研究为基础,利用Visual C++6.0为开发平台模拟AIS数据发送、接收、解码过程,设计并实现了AIS信息辅助避碰决策分析系统的主要功能模块。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 关于船舶避碰
• 1.2 船载自动识别系统（AIS）概述
• 1.2.1 AIS的应用研究
• 1.3 避碰决策分析的方法
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 AIS介绍
• 2.1 AIS系统组成及功能
• 2.1.1 AIS系统结构
• 2.1.2 AIS系统功能
• 2.2 AIS提供的信息
• 2.3 AIS系统采用的关键技术
• 2.3.1 HDLC高级数据链路控制技术
• 2.3.2 TDMA时分多址接入技术
• 2.3.3 GMSK高斯最小频移键控制调制技术
• 2.4 AIS的工作原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 船舶避碰基础
• 3.1 船舶避碰的一般过程
• 3.2 避碰中的四个阶段
• 3.2.1 自由行动阶段
• 3.2.2 碰撞危险阶段
• 3.2.3 紧迫局面阶段
• 3.2.4 紧迫危险阶段
• 3.3 避碰信息研究
• 3.3.1 当前会遇状态的避碰必要信息
• 3.3.2 预测未来会遇状态的避碰必要信息
• 3.3.3 评价本船行动的避碰必要信息
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于AIS信息的避碰决策分析技术中关键问题研究
• 4.1 AIS在避碰分析决策中的应用研究
• 4.1.1 AIS在避碰信息采集中的应用
• 4.1.2 AIS在避碰信息交换中的应用
• 4.2 本船及目标船运动态势的分析
• 4.2.1 船舶运动态势分析概述
• 4.2.2 目标船运动态势分析
• 4.2.3 船舶会遇态势分析
• 4.3 确定安全通过距离方法的研究
• 4.3.1 关于船舶领域
• 4.3.2 安全通过距离的确定
• 4.3.3 安全通过距离最小值的确定
• 4.4 确定紧迫局面距离方法的研究
• 4.4.1 紧迫局面的概念
• 4.4.2 紧迫局面模型的建立
• 4.5 确定最晚施舵时机方法的研究
• 4.5.1 最晚施舵时机的概念
• 4.5.2 最晚施舵时机模型的建立
• 4.6 碰撞危险度的确定方法研究
• 4.6.1 影响碰撞危险度因素的分析
• 4.6.2 碰撞危险度评价模型的建立
• 4.6.2.1 碰撞危险度的模糊评判模型
• 4.6.2.2 隶属函数的构造
• 4.7 本章小结
• 第5章 AIS辅助避碰决策系统的仿真与实现
• 5.1 AIS辅助避碰决策解决方案研究
• 5.1.1 AIS辅助避碰决策系统
• 5.1.2 AIS辅助避碰决策系统的结构
• 5.2 AIS辅助避碰决策系统的设计
• 5.2.1 AIS的数据采集及信息处理模块
• 5.2.2 避碰分析模块的设计
• 5.3 AIS辅助避碰决策系统的仿真实现
• 5.3.1 仿真系统的实现功能
• 5.3.2 仿真系统的开发环境
• 5.3.3 实现过程
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录