基于遗传算法的船舶避碰决策研究

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1、学校代码：10254密级：论文编号：上侮廖事犬学SHANGHAIMARITIMEUNIVERSITY硕士学位论文MASTERDISSERTATl0N#论文题目：学科专业：作者姓名：基于遗传算法的船舶避碰决策研究交通信息工程及控制王则胜指导教师：陈锦标副教授施朝健教授完成日期：二oo五年六月上海海事大学硕士学位论文摘要随着计算机技术与信息技术的发展，航海领域的自动化和智能化研究成为航海科技工作者新的研究方向，研究船舶智能避碰系统目的就是寻求避碰局面下的最优避碰方案。遗传算法作为一种优化算法，在解决目标优化问题时，能够在求解速度和求取最优解中找到一个很好的平衡点。它以决策变量某种

2、形式的编码为运算对象，从由众多方案组成的初始群体开始搜索，在搜索过程中能够自动获取和积累有关搜索空间的知识，并自适应地控制搜索过程。算法通过遗传操作算子产生新的种群，利用适应度函数评价种群中个体的优劣，通过不断的进化，能够求得最优解或较优解。本文尝试将遗传算法应用于船舶避碰决策研究，在众多的避碰方案中，综合考虑安全、经济和国际海上避碰规则等因素，寻求出较优的避碰方案。本文首先分析国内外船舶智能避碰决策的现状，简单地阐述本课题的研究意义：第二章对船舶避碰的基本原理和船舶运动参数的计算方法进行分析，并分析避碰决策的目标和要求；第三章在阐述了遗传算法基本原理和特点的基础上，结合船舶

3、避碰的原理，建立基于遗传算法的船舶避碰决策模型。该模型不仅充分考虑了船舶避让航线的安全性和经济性，而且考虑到避碰规则对船舶避碰的要求。设计三种基本的遗传操作算子对初始随机生成的众多避碰航线进行遗传操作，经过一定代数的进化，得出较优的避碰方案，并设计对算法的性能进行有效评价的方法。论文在第四章利用Visualc++对建立的基于遗传算法的船舶避碰模型进行实例仿真，通过对利用遗传算法求取的较优避让方案进行动态演示，检验结果的有效性，对结果进行一定的评价：最后，论文对课题的结论和不足之处进行总结，并对课题后继工作和值得研究的地方进行了讨论。本文所建立的基于遗传算法的避碰仿真系统，调试

4、通过，从系统运行的情况来看，所建立的模型基本正确，系统运行的效率高，能够迅速提供决策的方案，通过不断地对模型和遗传操作算子进行改进和完善，该系统可作为船舶避碰的辅助决策系统，为船舶避碰决策提供重要的依据。关键词：船舶避碰，国际海上避碰规则，智能决策，遗传算法上海海事大学硕士学位论文StudyonVesselPreventingCollisionDecision-makingBasedonGeneticAlgorithmABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnologyandinformationtechnology,thestudyo

5、nautomaticandintelligentnavigationbecomesapromisingresearchdirection．Thestudyofvessels’intelligentcollisionavoidancesystemisusuallytosearchfortheoptimalevasionstrategyincollisionsituation．GeneticAlgorithm(GA)isonekindofoptimizationalgorithms．Whensolvingoptimalobjectproblems。itcangetthetrade

6、offbetweenthesolvingspeedanttheoptimalkey．Usingthedecision·makingvariables’somekindsofcoding，GAbeginstosearchfortheoptimalresultinthepopulationwhichconsistsofmanyinitializedschemes．Itobtainsandaccumulatesinformationofthesearchingspaceautomatically．Anditcancontrolthesearchingprocessauto-adap

7、tively．GAusesoperationtoproducenewpopulation，andbycontrollingcorrespondedparameters，usingthefitnessfunctiontoevaluateindividualsineachgeneration．Byevolvingcontinually,itcangettheoptimalorrelativeoptimalresult．Thispaperisanattempttostudyvessel’Savoidancec