探析微分博弈方法在船舶自动避碰决策中的应用研究

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1、上海海事大学硕士学位论文微分博弈方法在船舶自动避碰决策中的应用研究姓名：张明铭申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：施朝健20060601上海海事大学硕士学位论文、厂』100802D摘要随着计算机技术、自动化技术等多学科的发展，船舶自动避碰的研究成为航海技术学科的重点研究领域之一，它对保障航行安全、避免发生碰撞事故、减少人命和财产损失、保护海洋环境有重要意义。对于船舶自动避碰的研究，研究者们引入了众多方法：模糊数学方法；神经网络方法：遗传算法；专家智能技术和多种智能方法的组合等等。本文提出把微分博弈方法引入船舶避碰领域研究的思想。微分博弈是有广泛应用前

2、景的数学分支。自从t971年，美国数学家弗里德门(A．Friedman)采用离散近似序列方法建立微分博弈值与鞍点存在性理论给微分博弈奠定了坚实的数学理论基础之后，作为一种有效的方法，微分博弈被广泛应用于对抗问题中。尤其在军事对抗领域。微分博弈具有极强的对抗性和竞争性，是处理双方或多方连续动态对抗冲突、竞争或合作问题的～种有效数学工具。本文研究了两艘船舶在紧迫局面下的避碰问题。特别适用于目标船采取的行动由于某种原因不利于避碰的情况。建立了避碰问题的微分博弈数学模型，将避碰问题转化为追逃微分博弈问题，用微分博弈的方法推导出追逃双方为了达到各自目的所应采取的最优控制策略，

3、并给出了数值模拟算法。研究表明，双方的控制作用使得彼此加速度方向一致时，双方都取得最优控制策略，同时也证明了微分博弈方法在处理紧迫局面下的避碰问题时的有效性。在软件实现部分，采用面向对象编程语言Visualc++、以MicrosoftVisualC++6．0为开发工具，实现了船舶自动避碰的仿真系统。关键词：避碰，微分博弈，追逃微分博弈张明铭导师：施朝健教授上海海事大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnologyandautomationtechnology，theresearchofautomiaticco

4、llisionavodidanceisvaluabletothesaftyofnayigation，promotionofshippingeconomics，reductionof10SSofliyesandpossessionsaswellasprotectionofoceanenvironment．Foranti-collisionresearch．researchershaveintreducednumerousapproaches：fuzzymathematicalmethods，neuralnetworkmethods，geneticalgorithms，

5、expertsystemtechnologyandmethodsofartifitialintelligence，andsoon．Thispaperintroducesdifferentialgametheoryandstudiesitsapplicationinmatitimeanti～c011isionsituations．Differentialgameisabranchofmathematicswithwideandprosperousapplications．Sinee1971，afterAmericanmathematicianA．Friedmanint

6、roduceddiscreteapproximationsequencemethodstoestablisbthevaluesofdifferentialgameandexixtenceofsaddlepoint，solidfoundati013differentialgametheoryhasbeenlaidinmathematics．Asaneffectivemeanstorepresentconflictsituation，differentialgametheoryiswidelyapp]ied，particularlyintheareaofmilitary

7、confrontations．Differentialgametheoryisaneffectivemathematicaltoolforsolvingconfrontational，highlycompetitive，dynamicandcontinuoussystemproblemswithtwoormorepartiesinconflict，competitionorforai2effectivecooperation．Collisionavoidanceproblemoftwoyesselsonclose—quartersituationwasstudi