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船舶远程驾驶人机主从博弈控制方法研究
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作者 李晨 严新平 +2 位作者 刘佳仑 黄亚敏 李诗杰 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期21-31,74,共12页
针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器... 针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的Stackelberg微分对策,使用Fan-GFlicksberg不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重,基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器,采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化,综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标,在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明:本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助,当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时,根据航行风险对预分配权重进行调节,在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。 展开更多
关键词 水路运输 船舶远程驾驶 人机协同 共享转向控制 模型预测 控制权重调节
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内河船舶远程驾驶控制系统安全分析 被引量：1
2
作者 张浦哲 吴兵 +1 位作者 严新平 叶子良 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期126-132,共7页
为提高内河远程驾驶船舶航行安全,提出了面向不同自主水平(远程遥控和远程监督)、有无船员值守的内河船舶远程驾驶控制结构;采用系统理论过程分析(STPA)方法进行安全性分析,确定13种系统级危险,识别系统危险的47个不安全控制行为(UCA),... 为提高内河远程驾驶船舶航行安全,提出了面向不同自主水平(远程遥控和远程监督)、有无船员值守的内河船舶远程驾驶控制结构;采用系统理论过程分析(STPA)方法进行安全性分析,确定13种系统级危险,识别系统危险的47个不安全控制行为(UCA),设计缓解UCA的49个安全策略;并应用于汤逊湖7 m模型试验船远程驾驶控制系统的原型开发。结果表明:当远程驾驶船舶自主水平提高时,最高有效性安全策略数量将会提高,系统安全性将会提升;当有船员值守时,最高有效性安全策略会显著增加,系统安全性会增加但人员失误导致的风险也会增加。 展开更多
关键词 远程驾驶船舶 系统理论过程分析(STPA) 安全控制结构 安全策略 不安全控制行为(UCA)
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