近些年来,计算机技术与信息技术发展迅速,现代船舶正朝着自动化与智能化方向高速前进。越来越多的船舶科研人员致力于航海自动化的研究,目的是为了解放船舶驾驶人员,避免由于人为因素对航行安全造成影响。因此,根据实际需求,本文设计了船舶避碰决策子系统,嵌入到某大型船舶导航设备软件中,目的是在与他船或障碍物存在碰撞风险时,提供避碰决策。本文的主要研究内容如下:1.分析了国内外船舶智能避碰的现状,掌握船舶避碰原理和相关运动参数的计算方法。详细的划分了船舶间的会遇态势,从时间和空间角度给出了船舶碰撞综合危险度计算模型,并分析了船舶避碰的流程和基本要求。2.充分研究了遗传算法的基本原理及特点,针对遗传算法存在的问题进行分析和改进。通过对选择、交叉、和变异这三种基本遗传算子进行优化来达到提高遗传算法性能的目的。并通过MATLAB对改进后的遗传算法性能与传统遗传算法进行对比。对比结果表明,改进后的遗传算法在收敛性、稳定性和抗早熟性上均优于传统遗传算法。3.考虑了海流对船舶航行的影响,并将改进遗传算法与船舶避碰模型有机地结合起来,针对船舶避碰问题,利用浮点数编码方式对每条避让航线进行编码,设计了适应度函数,并建立了船舶避碰决策子系统。在给出适应度函数时不仅考虑了航线的经济性和和安全性,还融入了《国际海上避碰规则》对船舶避碰过程的约束,同时给出了针对船舶避碰问题,改进遗传算法的性能评价标准。4.将船舶避碰决策子系统嵌入到导航设备软件中,外接模拟器,给本船发送实时导航信息和目标船信息,模拟实际航行时,船舶之间可能存在的会遇局面。实际仿真结果表明,在遭遇碰撞危险时,基于改进遗传算法建立的船舶避碰决策子系统能够规划出一条避碰航线,且通过MATLAB仿真结果对避碰航线进行评价,验证避碰结果是效性的。仿真结果表明,船舶避碰决策子系统规划的避碰路径基本正确,执行效率较高,能够快速提供决策方案。在本文的最后,指出了该课题的不足,以及后续的研究方向和工作重点。