包邮船舶碰撞风险与智能避碰方法

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