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摘 要

值班驾驶员对船舶会遇局面的视觉感知将对其后续避碰决策产生深远影响，为了使驾驶员更加直观感知风险的变化，本文引入了一种基于人类视觉感知的船舶碰撞风险模型。该模型侧重于人体视觉对会遇船舶间的相对速度和相对距离的风险感知，即以相对速度的增大意味着风险的增大、相对距离的变大意味着风险的减小，而忽略了对船舶领域、DCPA、TCPA等实际航海术语的分析，直接切入到对人体的直接风险感觉。因为该模型与其他现有模型的一致性还未进性验证，需要我们通过对比分析的方式，将该模型在实验船舶会遇中的具体表现与经典模型相对比，验证模型的适用性与可靠性。

本文的主要工作内容有：首先，本文对视觉感知风险模型进行了进一步的完善与整理，其次，对传统模型进行了整理与熟悉，最后，以实际航行案例在多个会遇局面下对视觉模型和传统模型进行了对比与分析。

通过实际案例的模型计算与风险可视化研究表明，利用视觉模型计算得来的风险数值与传统模型相比而言，具有一致性。而且该模型并未使用常规航海术语进行计算分析，模型便于人体视觉直观感知船舶会遇风险。理论上可以作为一种新型的计算船舶会遇风险的手段，为值班驾驶员进行正确的避碰决策提供一种新的技术支持。

关键词：船舶会遇 视觉感知 碰撞风险 风险模型

Abstract

The visual perception of the meeting situation of the vessel by the on-duty officer will have a profound impact on the subsequent decision-making of Collision Avoidance, in this paper, a ship collision risk model based on human visual perception is introduced. The model focuses on the human visual perception of the relative speed and distance between ships in collision, that is, the increase of the relative speed means the increase of the risk, and the increase of the relative distance means the decrease of the risk, while ignoring the ship field, DCPA, TCPA and other practical navigation terminology analysis, directly cut into the human body's direct sense of risk. Because the consistency between this model and other existing models has not yet been verified, we need to compare the performance of this model in the encounter of experimental ships with that of the classical model by means of comparative analysis, verify the applicability and reliability of the model.

The main contents of this paper are as follows: firstly, this paper makes a further improvement and arrangement of the visual perception risk model, secondly, it makes arrangement and familiarity with the traditional model, finally, the visual model and the traditional model are compared and analyzed in a real sailing case under several encounter situations.

The study of model calculation and risk visualization in practical cases shows that the value of risk calculated by visual model is consistent with the traditional model. Moreover, the model does not use conventional navigation terms for calculation and analysis, and it is convenient for human visual perception of the risks encountered by ships. In theory, it can be used as a new method to calculate the risk of ship encounter, and provide a new technical support for the on-duty pilot to make the correct decision of collision avoidance.

Key Words：Ship encounter；visual perception,；collision risk； Risk Model

目录

第1章 绪论 5

1.1研究背景及意义 5

1.1.1研究背景 5

1.1.2 研究意义 5

1.2国内外研究现状 6

1.3当前的研究框架及内容 8

第2章 文献综述与研究方法 9

2.1 文献综述 9

2.1.1 风险的定义 9

2.1.2 非欧空间投影变换理论 10

2.2 船舶碰撞风险研究方法 10

第3章 碰撞风险评价模型 11

3.1基于模糊数学的船舶碰撞危险度模型 11

3.1.1 模糊数学计算法 11

3.1.2基于模糊数学的船舶碰撞危险度模型 14

3.2 基于AIS的船舶碰撞危险度模糊评判模型 16

3.3 船舶会遇视觉风险感知模型 17

第4章 视觉感知碰撞模与传统模型计算与分析 21

4.1 视觉模型与碰撞危险度模型 21

4.1.1 交叉相遇局面 21

4.1.2 对遇局面 26

4.1.3 追越局面 27

4.2 结果分析 29

第5章 结论与展望 29

5.1结论 29

5.2 展望 30

参考文献 31

致谢 33

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

随着我国航运业的飞速发展，船舶运输贸易数量显著增加，水上交通变的日益繁忙。船舶数量的剧增，同样也就造成船舶碰撞事故频繁发生。研究表明，超过90%以上的船舶碰撞事故是由于人的因素引起的，而其中由于驾驶员对碰撞风险考虑不足而导致发生碰撞事故的案例，占据了以上的30%。由此可见，如果驾驶员能够准确的感知碰撞风险，从而及早做出相应的避碰决策，则是可以避免一定碰撞事故的发生。因此对于船舶碰撞风险的研究是很有必要的。

国内外相关的专家学者在对计算船舶碰撞风险方面做了大量的研究，并取得了一定的进展。学者们通过推导出一些算法公式和建模的方式来计算风险的大小。如利用时间碰撞危险度模型、空间碰撞危险度模型、碰撞危险度量化模型等。

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