如何提高船舶避碰的自动化水平并降低避碰过程中人为因素的影响,一直是备受航海界关注的问题。本文利用势场法对船舶的航行环境进行建模,研究其在船舶自动避碰中的应用。传统势场法应用于动态障碍物的避障规划时容易产生无法绕开障碍物和避让行动不合理的情况。通过引入速度斥力势函数,构造了动态势场,仿真实验结果表明,动态势场法可以克服传统势场法中存在的上述缺陷。分别利用模糊推理和模糊综合评价建立了计算船舶碰撞危险度的模型,通过对比分析,选择模糊综合评价模型以应用于船舶碰撞危险的量化。依据《国际海上避碰规则》及相关研究,确定了本船在不同会遇局面下的避让行动,并据此对速度斥力势函数进行调整。将本船的避碰过程划分为航迹保持、避让和复航三个阶段,根据不同阶段对船舶航行的要求构建动态分阶势场。利用动态分阶势场法对船舶的航行环境进行建模,进而生成恰当的航向指令,在此基础上构建自动避碰系统,利用自动舵产生舵角指令控制船舶完成避让、复航和航迹保持。仿真实验表明,自动避碰系统可以引导船舶完成既定的避让行动,并能够与避让目标船在安全会遇距离上驶过,自动避碰系统可以引导船舶避让多艘目标船,可以适应航行环境的变化,且具备航迹保持能力。