船舶驾驶自动化PDF电子书下载

第1章 自动控制基础 1

1.1 自动控制概述 1

1.2 控制和反馈控制 2

1.3 反馈控制系统的构成和分类 4

1.4 控制系统的响应和控制的优劣 6

1.4.1 控制方式 6

1.4.2 控制的评价 7

1.5 智能控制理论 8

1.6 启发式搜索 8

1.6.1 图搜索算法 9

1.6.2 启发函数 12

1.6.3 A·搜索算法 15

1.7 遗传算法 15

1.7.1 简单遗传操作 17

1.7.2 一个示例 19

1.7.3 遗传算法的优势 21

1.8 霍普费尔德神经网络 23

1.8.1 离散霍氏网 24

1.8.2 连续霍氏网 26

1.8.3 组合最优化 28

第2章 航海技术及自动化发展概况 31

2.1 航海技术发展历程 31

2.1.1 陆标定位 31

2.1.2 天文航海 32

2.1.3 航海计时技术 35

2.1.4 传统航海技术的特点 35

2.2 现代航海技术 36

2.2.1 全球定位系统（GPS）／差分全球定位系统（DGPS） 36

2.2.2 自动识别系统（automatic identification system，AIS） 38

第3章 海上通信系统 49

3.1 GMDSS概述 49

3.1.1 功能要求 49

3.1.2 无线通信服务 50

3.1.3 GMDSS海区 50

3.1.4 设备配置要求 50

3.1.5 GMDSS设备和系统 50

3.2 GMDSS发展 53

3.2.1 GMDSS技术方面的变化 53

3.2.2 GMDSS规则方面的变化 55

3.3 通信技术及GMDSS发展趋势 56

3.3.1 通信技术发展趋势 56

3.3.2 通信业务的发展趋势 57

3.3.3 GMDSS的未来发展趋势 59

第4章 船舶定位系统 60

4.1 定位系统发展过程 60

4.2 罗兰C导航系统 60

4.2.1 概述 60

4.2.2 系统组成 61

4.2.3 基本原理 61

4.3 GPS导航系统 62

4.3.1 概述 62

4.3.2 系统组成 63

4.3.3 卫星信号 67

4.3.4 导航电文（D码） 72

4.3.5 GPS信号调制与解调 74

4.3.6 GPS基本原理 75

4.4 GLONASS导航系统 84

4.4.1 概述 84

4.4.2 系统组成 85

4.4.3 基本原理 86

4.5 Galileo导航系统 87

4.5.1 概述 87

4.5.2 系统组成 88

4.5.3 基本原理 88

4.6 北斗导航系统 89

4.6.1 概述 89

4.6.2 系统组成 90

4.6.3 基本原理 90

第5章 航行计划制定系统 92

5.1 最佳航线 92

5.2 航线设计方法 93

5.2.1 等时线法（作图法） 93

5.2.2 动态规划法 94

第6章 船舶自动舵系统 97

6.1 船舶自动操舵概述 97

6.2 机械式自动舵 97

6.3 PID自动舵 98

6.3.1 自动保向PID自动舵原理 98

6.3.2 比例-积分-微分（PID）操舵 99

6.3.3 PID自动舵的局限性 100

6.4 自适应自动舵 101

6.4.1 自适应控制系统的概念 101

6.4.2 自适应自动舵产生的原因与背景 102

6.4.3 自适应自动舵的分类及各类自适应自动舵的技术水平 103

6.4.4 自整定PID操舵仪的原理 104

6.5 智能自动舵 105

6.5.1 智能自适应控制技术的发展及现状 105

6.5.2 模糊自适应控制 106

6.5.3 神经网络自适应控制 107

6.5.4 遗传自适应控制 107

6.6 航迹舵 108

6.6.1 航向保持原理 109

6.6.2 船位数据的获得与处理 109

6.6.3 自动转向原理 109

6.7 自动舵的发展趋势 109

第7章 船舶自动避碰系统 111

7.1 船舶海上避碰行为认知 111

7.1.1 海上避碰行动特征量 111

7.1.2 采取避碰行动时两船距离统计 112

7.1.3 采取避碰行动时目标船会遇最近距 113

7.1.4 避碰行动的种类 115

7.1.5 转向避碰行动的幅度 116

7.2 船舶自动避碰技术 116

7.2.1 船舶自动避碰决策系统研究的现状 116

7.2.2 船舶避碰专家系统 117

7.2.3 避碰领域知识库的处理 117

7.2.4 避让决策的处理 119

7.2.5 船舶避碰专家系统的构建 120

第8章 综合船桥系统 123

8.1 IBS概述 123

8.2 IBS的发展 123

8.2.1 第一代综合船桥IBS（20世纪70年代初期） 124

8.2.2 第二代综合船桥IBS（20世纪70年代后期至80年代前期） 124

8.2.3 第三代综合船桥IBS（20世纪80年代中后期至90年代后期） 125

8.2.4 第四代综合船桥IBS（20世纪90年代中期至今） 126

8.3 综合船桥系统IBS（Integrated Bridge System）的关键技术 128

8.3.1 综合船桥系统的系统集成技术 129

8.3.2 综合船桥系统的体系结构和信息流程 129

8.3.3 最佳航线设计 129

8.3.4 航迹控制技术 130

8.3.5 多目标避碰辅助决策系统 130

8.3.6 雷达图像与电子海图图像叠加 130

8.4 IBS的发展趋势 131

第9章 e-Navigation 132

9.1 e-Navigation概念及发展 132

9.2 e-Navigation战略实施计划 135

参考文献 143