1、船舶航行安全一直是航海界專家學(xué)者研究的重點(diǎn)，隨著港口經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，往返于世界航路的船只越來(lái)越多，致使船舶避碰在保證船舶航行安全中的重要性越發(fā)明顯。為此，國(guó)際海事組織、各沿海國(guó)家以及航海界的專家學(xué)者都致力于如何減少船舶碰撞事故發(fā)生的研究，并在不同層面取得了相應(yīng)的成果。 在船舶避碰的研究中，以幾何避碰為核心的技術(shù)性的研究一直是該項(xiàng)工作的重點(diǎn)。ARPA雷達(dá)的出現(xiàn)為幾何避碰的研究帶來(lái)質(zhì)的變化，使得實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)避碰成為可能。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)

2、外的專家學(xué)者致力于其中，提出了各自的見(jiàn)解和觀點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了多種基于避碰幾何分析的船舶自動(dòng)避碰系統(tǒng)。然而，由于雷達(dá)固有的缺陷，ARPA系統(tǒng)并不能提供自動(dòng)避碰所需的準(zhǔn)確信息，從而制約了自動(dòng)避碰系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)船舶AIS系統(tǒng)的投入使用，給獲取會(huì)遇信息的方式帶來(lái)了徹底的轉(zhuǎn)變，由雷達(dá)的主動(dòng)探測(cè)轉(zhuǎn)化為本船的自動(dòng)接收，會(huì)遇船舶之間實(shí)現(xiàn)了真正的準(zhǔn)確信息共享。 船舶幾何避碰的研究中，船舶預(yù)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)域(Predicted Area of Col

3、lision：PAD)具有直觀、迅速準(zhǔn)確地判斷碰撞危險(xiǎn)，和直接提供轉(zhuǎn)向避碰的幅度以及可對(duì)多目標(biāo)同時(shí)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。但是因?yàn)榇癙AD自身模型存在的不足及雷達(dá)的固有缺陷，使得雷達(dá)PAD在航海實(shí)踐中難以得到充分的利用。本文將以船舶AIS系統(tǒng)提供的信息為入口，結(jié)合交通工程學(xué)中船舶領(lǐng)域的概念，對(duì)船舶PAD及其應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的探討，提出基于船舶領(lǐng)域的船舶PAD(Domain-based PredictedArea:DPAD)，并嘗試在計(jì)算機(jī)上對(duì)其進(jìn)行

4、圖形處理。 本論文的正文部分分為六章。第一章為序論部分，主要介紹船舶碰撞研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，本文選題的背景以及研究的目的與內(nèi)容。第二章為船舶避碰的幾何模型，分為三個(gè)部分，第一部分分析了AIS系統(tǒng)提供的信息；第二部分討論了船舶會(huì)遇的幾何模型，并基于幾何坐標(biāo)系建立AIS避碰信息的分析模型；第三部分分析了當(dāng)前交通工程學(xué)中對(duì)于船舶領(lǐng)域研究的狀況。 第三章為船舶預(yù)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)(PAD)及其數(shù)學(xué)模型，主要介紹了區(qū)域碰撞危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法以及

5、船舶碰撞危險(xiǎn)區(qū)域的原理，分析了船舶PPC(Predicted Point OfCollision)和PAD的繪制原理和相應(yīng)的幾何模型。 第四章為基于AIS信息與船舶領(lǐng)域的船舶預(yù)測(cè)危險(xiǎn)區(qū)模型，它是本文的重點(diǎn)，主要分為四個(gè)部分，第一部分分析了船舶PAD的特點(diǎn)，并提出需要改進(jìn)的地方；第二部分確定合適的船舶領(lǐng)域并討論船舶領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型；第三部分討論建立DPAD，并對(duì)其圖形進(jìn)行分析；第四部分建立DPAD的數(shù)學(xué)模型，為在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行：DPA