基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能航海避碰算法研究.pdf

1、隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，“21世紀海上絲綢之路”構(gòu)想將中國海運事業(yè)提升至一個新高度。海運量增長的同時也給安全航海帶來前了所未有的挑戰(zhàn)。目前，航海安全主要依靠值班駕駛員在雷達、自動識別系統(tǒng)（AIS）、自動雷達標繪儀（ARPA）等輔助設(shè)備協(xié)助下對碰撞危險進行判斷。但船-船相碰事故有增無減，帶來極大的財產(chǎn)損失和人員傷亡，如何更有效地預防海上船舶碰撞事故的發(fā)生成為亟待解決的問題。
　　為提高航海安全性，各國學者對智能避碰決策做了大量工

2、作并取得一定成果。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通、智能家居、健康監(jiān)測等多個領(lǐng)域的逐步滲入，整個社會變得更加智能化。本文通過深入研究物聯(lián)網(wǎng)和智能算法的相關(guān)理論，將其關(guān)鍵技術(shù)綜合應用到智能航海避碰中。提出了基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能航海避碰系統(tǒng)模型，設(shè)計了一種可以實時預測船舶碰撞風險度的智能航海避碰算法，該算法可提前“預知”船舶在下一時刻抵達位置處的碰撞風險程度并在危險來臨前推送避碰優(yōu)先序列。
　　本文所做的工作如下：
　　(1)提出了基

3、于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能航海避碰系統(tǒng)模型。該模型包括感知層、傳輸層和應用層。其中，感知層以性價比更高的智能傳感器模塊為主體對各類航海信息進行實時采集；傳輸層以物聯(lián)網(wǎng)中間件及Zigbee協(xié)議為基礎(chǔ)進行信息傳輸。最后由應用層的智能避碰算法分析、預測船舶碰撞風險并作出避碰優(yōu)先序列決策。
　　(2)通過深入研究國內(nèi)外智能避碰算法，基于層次分析法（AHP）和 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法設(shè)計了一種改進的智能航海避碰算法。該算法加入了環(huán)境因子，使整個算法可

4、根據(jù)實際環(huán)境的改變而實時調(diào)整策略，具有實際應用價值。
　　首先，本文基于 AHP確定影響安全航海的各環(huán)境因素所占的權(quán)重，將采集到的各影響因素值與其權(quán)重相結(jié)合，動態(tài)確定環(huán)境因子；根據(jù)感知層采集到的實時數(shù)據(jù)與環(huán)境因子綜合確定最佳預測時間T。
　　其次，運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法學習船舶的航海習慣；基于訓練完成的BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測T時刻后船舶可能抵達的位置坐標P。
　　最后，根據(jù)航海學知識建立模型，判斷P處的碰撞風險度；根據(jù)不同船舶