船舶碰撞不但损坏船舶、危及货物,甚至造成人员伤亡、海洋污染,碰撞事故一旦发生,带来的后果和危害将不堪设想。同时,随着沿海地区经济的快速发展,海上能源的综合开发利用越来越普遍,各类水工设施、跨海大桥、海底隧道、海上钻井平台等复杂的海上施工作业越来越多,施工水域航行环境更加复杂、不确定因素更多,所以船舶碰撞事故发生频率更高。为减少施工水域由于人为过失导致的船舶碰撞事故,协助驾驶员安全航行,构建施工水域船舶智能避碰专家系统,主要研究内容如下:1、对研究背景和研究意义进行介绍,包括应用背景、理论意义和应用价值等。通过查阅、总结国内外关于智能避碰和专家系统的文献,对国内外的研究现状及取得的成果进行阐述,同时介绍本文的主要研究内容和技术路线。2、基本理论介绍。对人工智能、专家系统、自动化避碰、模糊神经网络等概念进行解释。3、船舶避碰机理。避碰机理是船舶智能避碰专家系统中重要的组成部分,其中包括船舶领域模型、安全通过距离模型、会遇态势判断模型,根据本船与动态碍航物(目标船)、本船与静态碍航物(桥梁、浮标、钻井平台等)的航行参数,确定本船的船舶领域、本船与碍航物的安全通过距离和会遇态势。作为船舶避碰领域的重要参考依据,所需的航行参数包括船长、航速、航向、距离、能见度、目标船相对于主船坐标系中的坐标等。4、碰撞危险度计算。碰撞危险度是衡量船舶碰撞可能性的重要指标,也是构建的专家系统中另一重要环节。利用模糊神经网络理论,根据两船航速、航向、距离、能见度、风、浪、流等因素求解碰撞危险度,同时以此为样本库,利用神经网络对样本库进行训练,训练后的神经网络模型可以根据输入的原始数据直接求解出碰撞危险度。同时提出了一种环境危险度的概念,以能见度、风、浪、流等作为基础参数,同理进行求解环境危险度。5、专家系统的构建和仿真。专家系统的核心在于模型库和规则库的建立,模型库包括上文提及的船舶领域模型、安全通过距离模型、会遇态势判断模型、碰撞危险度模型,而规则库利用《1972年国际海上避碰规则》(以下简称《规则》或《避碰规则》)、航行习惯、港口港章等资料进行梳理、构建。由此,专家系统能够根据实时的航行环境和航行情况,获取预设参数后,在模型库中对船舶领域、安全通过距离、会遇态势、碰撞危险度进行计算和判断,根据计算结果,在规则库中进行匹配,给出合理的航行提示和航行建议。利用MATLAB软件实现专家系统的构建,在对遇、追越、交叉相遇三种会遇态势下进行仿真验证,证明专家系统的有效性、合理性,能够在紧迫局势下,为驾驶员提供合理的航行提示和航行建议,协助驾驶员安全航行。6、结论。总结研究内容,概括取得的研究成果,同时指出研究的不足,提出未来进一步的研究方向。