船舶扩展式博弈避碰决策系统建立与仿真研究

【摘要】近些年航运业发展很快,使得海上交通量不断增大,再加上船舶逐渐趋向大型化、高速化发展,直接或间接地提高了船舶碰撞的频率并增加了由碰撞所带来的经济损失。为了提高船舶安全性,就需要加强对船舶自动避碰的研究,促进船舶往自动化、智能化发展,从而减少船舶碰撞事故的发生,减少生命财产的损失。船舶在避碰的过程中不仅要考虑安全性,还要考虑经济性,所谓经济性就是尽量减少船舶采取避碰行动所付出的代价。本文考虑用扩展式博弈这一数学方法决策出船舶避碰过程中应该采取的最优行动方案,将船舶避碰决策问题转化为船舶在有限通信辅助下与其他船舶进行博弈的过程,本文将这种博弈定性为完美信息动态博弈,并且是离散的、带有合作性质的博弈。本文在深入研究船舶避碰机理的基础上考虑采用基于模糊综合评判的方法计算船舶碰撞危险度,将所计算出的当前局势下的船舶碰撞危险度作为船舶动态博弈避碰采取行动的依据。通过建立船舶动态避碰博弈模型,将船舶的自动避碰问题放在博弈论的框架下进行讨论,并设计船舶避碰博弈扩展树与算法,来求解船舶避碰行动组合序列。为验证船舶动态避碰博弈模型的有效性,本文利用VC和LibUIDK等软件来实现船舶扩展式博弈避碰决策系统。针对两船的三种典型会遇态势分别进行了仿真,并且针对每种会遇态势都做了有、无《规则》约束的对比,仿真效果良好,验证了船舶动态避碰博弈模型的有效性,能够让两船能够动态协调避碰,并且在保证安全的前提下实现博弈收益最大化。本文所研究的水域是开阔水域,适用于船舶过程中的碰撞危险形成阶段。所设计的程序具备友好性和可扩展性,并且在仿真上得到比较不错的效果,本文所做的工作将为后续研究多船动态博弈避碰的研究打下了基础。
【作者】王刚；
【导师】卜仁祥；
【作者基本信息】大连海事大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】船舶避碰；动态博弈；仿真；VC；LibUIDK；

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