《基于gm_1_1_模型的船舶避碰决策的应用研究》

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1、关键词：GM（1,1）模型；船舶避碰决策；应用研究中图分类号：U69文献标识码：A章编号：1000-8772（2011）12-0124-03方面的研究尚处在实验室研究阶段，其成果也仅涉0引言对于不确定性问题的处理，目前常用的数学工具主要有概率统计和模糊数学，但它们在解决这些问题时又存在一定的局限性。如概率统计研究的是“随机不确定性”现象，其出发点是大样本，并要求研究的对象服从某种典型分布；而模糊数学着重研究的是“认知不确定性”问题，其研究的对象具有“内涵明确、外延不明确”的特点，而且对不确定的描述往往凭经验借助隶属函数来处理。这在实际船舶运行的环境下，要想获得大样本且

2、符合某种典型分布显然是不现实的，对凭经验确定的隶属函数同样也是比较困难的而且效果也不一定很好。在1982年，我国学者邓聚龙教授创立了灰色系统理论[1]，为我们探索和分析少数据、贫信息不确定性系统的预测预报问题，提供了一种新的研究方法，它能通过对“部分”已知信息的生成，开发实现对客观世界的确切描述和认识。灰色系统理论的GM（1，1）模型，正好能克服概率统计和模糊数学所不能解决的“小样本、贫信息”的不确定问题，能通过对“部分”已知信息的生成，开发实现对客观世界的确切描述和认识。避碰决策的某个或某些领域，还没有形成一个系统舶智能避碰决策与控制系统。因此目前在船舶避践中，还是

3、离不开驾驶员的主观决策，根据自身经验手工完成避碰。然而仅凭驾驶员个人直觉判风险大，容易产生决策失误。因此在船舶避碰领域题亟待解决，如何有效地避免船舶碰撞，以及如何统的自动化和智能化，减轻驾驶员的劳动强度和今为止，还没有令船舶驾驶人员普遍满意的有效方要原因，在于避碰决策时所依据的数据、信息和关于往往是不完全的、不精确的、不及时的，有时甚至是决策犹豫、迟缓或失误。因此，本文试图采用灰色系法对船舶避碰决策问题作进一步的研究，寻求更为的和安全新方法。2船舶避碰2.1船舶避碰规则人们对船舶避碰问题的研究从未停止过。早在前，人们就针对船舶操纵问题开展了相互避让技术形成了避碰几何的

4、初步原理。近代以来，各航海国家1船舶避碰决策的研究现状目前，有关两船避碰决策问题的理论和技术已在国内外学者的共同努力下日趋成熟，并已取得了一些可喜成果[2][3][4]，但对多船会遇情况下的避碰决策问题，因国际海上避碰规则没有给出具体的避让指导意见，从而给多船避碰问题的决策和评价带来了一定的困难。同时，由于船舶驾驶受驾驶员的经验和心里因素的影响很大，尽管许多学者近年来对此方面作了研究，但与全的愿望，陆续制定了具有法律规范和技术规则的则。如：1863年英国和法国为了保障海上安全和明事故后的责任，开始实行双方共同商定的海上航行则逐渐为美、德、比利时、丹麦、日本和挪威等海运

5、其中的若干重要条款仍沿用至今。随着国际贸易的飞速发展，海上船舶越来越多快，贸易航线上通航密度越来越大，船舶碰撞的事各缔约国普遍接受和遵守的规则是1972年10月16～20日海协在伦敦制定的《1972年国际海上避碰规则公约》。因为该规则对公海、毗连区和领海内一切水域中航行的所有船舶在下列几方面都作了具体规定，如：安全航速、避免碰撞、在狭窄水道航行和分道通航的行动准则；船舶之间追越、对遇、交叉、让路和直航时的责任；号灯、号型的设置位置和要求；各种声响和灯光的含义等。该公约自1977年7月15日生效后，截至1984年8月31日，已有88个缔约国接受了该公约。我国于1957年

6、、1975年和1980年也先后接受了1948年、1960年和1972年的国际海上避碰规则。2.2船舶避碰过程船舶在航行过程中，当发生两船相遇并可能产生碰撞时，通常按如下步骤进行避让处理[29]，如图2-1所示。从图中可以看出，船舶避让过程主要有：①发现来船，收集信息；②根据来船情况确定安全通过距离；③判断是否要采取避让行动；④确定取行动的时机；⑤确定避让行动的方式；⑥复航等六个步骤。中，第①步是基础，它不仅帮助我们随时确定或预测来船的运状态，而且还帮助我们对来船的威胁态势进行实时评估与预为本船的操纵和采取的避让行为起辅助决策作用。通常情况下，船舶值班员可根据瞭望和雷达

7、探测设备等具收集本船舶向上的来船信息，经分析和综合处理后，判断或测评估来船对本船产生的碰撞威胁。当发现来船对本船构成态势具有威胁时，应根据国际船舶避碰准则和日常避碰积累经验尽早地告知船舶驾驶员做好避让准备。如果没有碰撞危则不必采取任何行动；否则驾驶人员应根据两船可能的会遇态，依海上避碰规则确定需要采取的避让操纵，直至驶过让恢复本船航向后，该次避碰过程才算完毕。图2-1船舶避让过程2.3船舶碰撞危险国际海上避碰规则是根据碰撞危险来指导船舶避碰行动的，因为碰撞危险决定了避碰规则的使用时机。但在国际海上避碰规则中，并没有给出碰撞危险明确的概念。这里，我们可