基于最短避碰距离和碰撞危险度的避碰决策支持摘要：为解决目前采用船舶领域进行避碰决策时选用的船舶领域多?H适用于一定水域，且选用的船舶领域模型与碰撞危险度模型考虑的因素不一致的问题，提出基于模糊四元船舶领域的碰撞危险度模糊评价模型。为解决采用最短避碰距离作为目标函数进行避碰决策时未考虑航迹偏差以及时间偏差等因素，以及根据所得的避碰参数采取的避碰措施并不能使总航程最短的问题，提出以航迹偏差、时间偏差和总航程作为目标函数的最短避碰路径模型。在综合考虑船舶领域、国际海上避碰规则和负责航行值班的高级船员的主观意识的情况下，应用粒子群优化（pswarmoptimization，PSO）算法规划出最优的避碰路径。MATLAB仿真结果表明，该算法能快速获得最优避碰路径，满足海上航行避碰要求。关键词：避碰决策;避碰路径;碰撞危险度;模糊四元船舶领域;粒子群优化（PSO）：U675.96文献标志码：A收稿日期：2017-05-03修回日期：2017-08-16基金项目：国家自然科学基金（51579025）;辽宁省自然科学基金（20170540090）：刘冬冬（1993―），男，安徽宿州人，硕士研究生，研究方向为船舶智能避碰，（E-mail）liudongdong0509@163;史国友（1969―），男，安徽桐城人，教授，博导，博士，研究方向为船舶智能避碰，（E-mail）993203553@qqDecisionsupportofcollisionavoidancebasedonshortestavoidancedistanceandcollisionriskLIUDongdong1，2，SHIGuoyou1，2，LIWeifeng1，2，CHENZuohuan1，2，激ANG激an1，2（1.NavigationCollege，DalianMaritimeUniversity，Dalian116026，Liaoning，China;2.KeyLaboratoryofNavigationSafetyGuaranteeofLiaoningProvince，Dalian116026，Liaoning，China）Abstract：Whenshipdomainisusedtomakethedecisionofcollisionavoidance，themajorityofthechosenshipdomainonlyappliestocertainwaters，andtheconsideredfactorsinthechosenshipdomainmodelisinconsistentwiththoseinthechosencollisionriskmodel.Tosolvetheproblem，amodelofcollisionriskfuzzyevaluationisproposedbasedonthefuzzyquaternionshipdomain.Whentheshortestavoidancedistanceischosenastheobjectivefunctiontomakedecisionofcollisionavoidance，thefactorssuchasthetrackerrorandthetimedeviationarenotconsidered，andtheavoidancemeasuresbasedontheobtainedavoidanceparameterscannotmaketheoverallvoyagetheshortest.Tosolvetheproblem，theshortestavoidancepathmodelisproposedwiththetrackerror，thetimedeviationandtheoverallvoyageastheobjectivefunction.Withthecomprehensiveconsiderationoftheshipdomain，theinternationalregulationsforpreventingcollisionsatsea，andthesubjectiveconsciousnessoftheofficerinchargeofanavigationalwatch，theoptimalavoidancepathisobtainedbythepswarmoptimization（PSO）algorithm.TheMATLABsimulationresultsshowthatthealgorithmcanquicklyobtaintheoptimalavoidancepath，andmeetthedemandofcollisionavoidanceforshipsatsea.Keywords：decision-makingofcollisionavoidance;avoidancepath;collisionrisk;fuzzyquaternionshipdomain;pswarmoptimization（PSO）0引言近些年，随着船舶的大型化和高速化，以及船舶数量的增多，海上交通密度日益增大，船舶事故率也逐年升高，其中碰撞事故占比最大。另外，随着智能优化算法的发展，船舶避碰决策的自动化和智能化已成为一个重要的研究方向。近年来，国内外专家学者从船舶领域和碰撞危险度等方面考虑，采用优化算法对避碰决策进行了深入的研究，并取得了一定的成果。然而，在研究船舶避碰决策时，对驾驶员（负责航行值班的高级船员）主观意识下的偏航时间以及环境约束（避碰水域宽度）考虑得不够全面，而且在将船舶领域模型与碰撞危险度模型结合运用时所考虑的因素不一致，在对他船侵入本船领域的状况进行建模时，函数考虑的因素不全面。本文针对以上问题进行研究。彭理群等[1]在研究汽车路径规划时，同时考虑驾驶意图和动态环境，提高了在动态交通环境下的决策安全...