59、海上碰撞情况中的决策支持与路径规划

海上碰撞情况中的决策支持与路径规划

1. 海上避碰策略

海上航行中，碰撞情况可能在两艘或多艘船舶轨迹交汇点同时或相近时间到达时发生，这些点被定义为潜在碰撞点（PPC）。船舶避碰操作主要是改变航向，通常假设其他船舶速度不变，且根据船舶航向变化，潜在碰撞点可能有无数个。

最初的避碰方法仅确定避碰操作，如今发展为确定整个安全船舶轨迹。避碰操作和安全轨迹确定有显著差异，主要体现在生成船舶控制信号的方式上。避碰操作针对特定航行情况确定单一操作，而安全轨迹确定则定义一个描述如何避免随时间变化的碰撞的函数，实际中可离散为一系列操作或分段轨迹。

从确定安全轨迹角度看，海上避碰属于有约束的动态优化任务。设计用于碰撞情况的控制系统时，需考虑船舶动态特性的仿真模型，其过程可通过微分方程描述。最初确定安全轨迹的分析方法基于优化方法，如动态规划、最大原理和博弈论方法等，可解决简单船舶交通模型的连续任务。但从实际应用考虑，用差分方程描述的离散形式替代连续动态任务更方便，离散模型能描述每个离散时刻的系统状态。

2. 碰撞情况下的导航决策支持

导航员在航行中会遇到不断变化且不可预见的因素，如海洋环境变化、水文气象条件以及与其他船舶相遇带来的航行威胁。当接近船舶的航线与本船航线交叉并可能导致过于接近的情况时，就会产生威胁。若船舶接近参数超标且对方船舶违反《国际海上避碰规则》（COLREGs），则会出现临界状态。

决策时，导航员会从可接受的决策中选择能以最小航程损失避免碰撞的决策。碰撞情况下的决策通常分为几个阶段：收集和处理雷达信息后，分析和评估航行情况，然后据此做出决策并采取避碰行动。目前，大多数船舶使用的自动雷达标绘仪（ARPA）系统承担了决策的初