基于Multi-agent的船舶避碰决策支持系统

基于Multi-agent的船舶避碰决策支持系统
出版时间：2013年版
内容简介
本书以船舶避碰决策为研究对象?引入了Ｍｕｌｔｉ￣ａｇｅｎｔ 系统的技术和理论?在船舶Ａｇｅｎｔ 的描述、船舶 Ａｇｅｎｔ的信念更新模型、承诺心理模型、船舶Ａｇｅｎｔ 的避碰决策算法和船舶自动避碰仿真平台构建等方面开 展了创新研究?构建了一个基于Ｍｕｌｔｉ￣ａｇｅｎｔ 理论模型的多船舶Ａｇｅｎｔ 避碰决策支持系统?
目　　录
目　　录
第１ 章　绪论…………………………………………………………………………………… １
　１. １　引言…………………………………………………………………………………… １
　１. ２　船舶自动避碰研究综述……………………………………………………………… ３
　　１. ２. １　国外研究现状…………………………………………………………………… ３
　　１. ２. ２　国内研究现状…………………………………………………………………… ５
　１. ３　存在的困难与问题…………………………………………………………………… ７
　１. ４　本书的研究工作……………………………………………………………………… ８
　　１. ４. １　船舶的Ａｇｅｎｔ 描述与多船舶Ａｇｅｎｔ 系统构建…………………………………… ８
　　１. ４. ２　船舶Ａｇｅｎｔ 的避碰信息获取方法研究………………………………………… ９
　　１. ４. ３　船舶Ａｇｅｎｔ 的碰撞危险评价模型研究………………………………………… ９
　　１. ４. ４　船舶Ａｇｅｎｔ 的避碰决策算法研究……………………………………………… １０
　　１. ４. ５　自动避碰仿真平台的构建和实现……………………………………………… １０
　１. ５　本书的章节安排……………………………………………………………………… １１
第２ 章　船舶的Ａｇｅｎｔ 描述与多船舶Ａｇｅｎｔ 系统构建…………………………………… １３
　２. １　Ｍｕｌｔｉ￣ａｇｅｎｔ 技术和理论综述………………………………………………………… １３
　　２. １. １　智能Ａｇｅｎｔ ……………………………………………………………………… １３
　　２. １. ２　Ｍｕｌｔｉ￣ａｇｅｎｔ 系统………………………………………………………………… １６
　　２. １. ３　面向Ａｇｅｎｔ 的程序设计(ＡＯＰ) ………………………………………………… １９
　２. ２　Ｍｕｌｔｉ￣ａｇｅｎｔ 在船舶避碰领域中应用的可行性分析………………………………… ２０
　２. ３　船舶的Ａｇｅｎｔ 描述…………………………………………………………………… ２１
　　２. ３. １　基于ＶＣ＋＋ 类框架的混合型船舶Ａｇｅｎｔ 模型………………………………… ２１
　　２. ３. ２　混合型船舶Ａｇｅｎｔ 的巴科斯范式表示………………………………………… ２３
　２. ４　多船舶Ａｇｅｎｔ 避碰决策支持系统(ＤＳＭＡＣ)的构建………………………………… ２５
　　２. ４. １　ＤＳＭＡＣ 系统的通信方式……………………………………………………… ２５
　　２. ４. ２　船舶Ａｇｅｎｔ 间的通信机制……………………………………………………… ２６
　　２. ４. ３　ＤＳＭＡＣ 系统的工作机制……………………………………………………… ３４
　２. ５　本章小结……………………………………………………………………………… ３５
第３ 章　船舶Ａｇｅｎｔ 的信念更新模型……………………………………………………… ３７
　３. １　动态目标避碰参数推算模型………………………………………………………… ３７
　３. ２　会遇形势决策模型…………………………………………………………………… ３９
　　３. ２. １　能见度良好的情况……………………………………………………………… ３９
　　３. ２. ２　能见度不良的情况……………………………………………………………… ４２
１
　３. ３　静态信息的获取方法………………………………………………………………… ４２
　　３. ３. １　网格的定义……………………………………………………………………… ４３
　　３. ３. ２　数据的网格化…………………………………………………………………… ４４
　　３. ３. ３　海图数据的检索………………………………………………………………… ４６
　３. ４　本章小结……………………………………………………………………………… ４７
第４ 章　船舶Ａｇｅｎｔ 的承诺心理模型……………………………………………………… ４８
　４. １　动态目标的碰撞危险评价模型……………………………………………………… ４８
　　４. １. １　建模思路………………………………………………………………………… ４８
　　４. １. ２　ＭＳＤＡ 的量化模型……………………………………………………………… ５０
　　４. １. ３　多船碰撞危险度评价模型……………………………………………………… ５３
　４. ２　静态目标的碰撞危险评价模型……………………………………………………… ５６
　　４. ２. １　建模思路………………………………………………………………………… ５６
　　４. ２. ２　危险水深判定阈值模型………………………………………………………… ５６
　　４. ２. ３　矩形搜索区域数学模型………………………………………………………… ５７
　４. ３　本章小结……………………………………………………………………………… ５９
第５ 章　船舶Ａｇｅｎｔ 避碰决策的生成与优化……………………………………………… ６０
　５. １　避让动态船舶的决策算法…………………………………………………………… ６０
　　５. １. １　转向避让幅度与时机的求解算法……………………………………………… ６０
　　５. １. ２　会遇单目标船的情况…………………………………………………………… ６３
　　５. １. ３　会遇多目标船的情况…………………………………………………………… ６７
　５. ２　避浅避礁的决策算法………………………………………………………………… ７１
　５. ３　综合避碰的决策算法………………………………………………………………… ７２
　５. ４　复航决策算法………………………………………………………………………… ７８
　５. ５　本章小结……………………………………………………………………………… ７８
第６ 章　船舶自动避碰仿真平台(ＶＡＣＡＳＰ)的构建与实现……………………………… ８０
　６. １　构建ＶＡＣＡＳＰ 平台的技术思路及其功能设计……………………………………… ８０
　６. ２　船舶操纵运动数学模型……………………………………………………………… ８２
　６. ３　自动避碰决策模块…………………………………………………………………… ８３
　６. ４　网络通信模型………………………………………………………………………… ８３
　　６. ４. １　完成端口(ＩＯＣＰ)模型………………………………………………………… ８３
　　６. ４. ２　ＶＡＣＡＳＰ 通信网络架构………………………………………………………… ８３
　　６. ４. ３　ＶＡＣＡＳＰ 平台的通信流程……………………………………………………… ８４
　　６. ４. ４　ＶＡＣＡＳＰ 通信协议模型………………………………………………………… ８５
　　６. ４. ５　仿真专用协议性能分析………………………………………………………… ８５
　６. ５　ＶＡＣＡＳＰ 系统的实现………………………………………………………………… ８６
　６. ６　ＶＡＣＡＳＰ 平台的仿真试验步骤……………………………………………………… ８７
　６. ７　本章小结……………………………………………………………………………… ８８
２
第７ 章　基于ＶＡＣＡＳＰ 平台的ＤＳＭＡＣ 系统算法验证…………………………………… ８９
　７. １　两船会遇的仿真试验………………………………………………………………… ８９
　　７. １. １　追越局面的仿真实例…………………………………………………………… ８９
　　７. １. ２　对遇局面的仿真实例…………………………………………………………… ９１
　　７. １. ３　交叉相遇局面的仿真实例……………………………………………………… ９５
　７. ２　综合碰撞危险度模型的仿真验证………………………………………………… １０１
　７. ３　多船会遇的仿真试验……………………………………………………………… １０５
　７. ４　避浅避礁的仿真试验……………………………………………………………… １１１
　７. ５　综合避碰的仿真试验……………………………………………………………… １１７
　７. ６　本章小结…………………………………………………………………………… １１９
第８ 章　结论与展望………………………………………………………………………… １２１
　８. １　结论………………………………………………………………………………… １２１
　８. ２　研究展望和进一步的工作………………………………………………………… １２２
附录一　ＥＣＤＩＳ 系统及Ｓ￣５７ 标准电子海图数据简介…………………………………… １２４
附录二　转向避让幅度与时机的求解算法代码…………………………………………… １３３
参考文献……………………………………………………………………………………… １３９