当今世界海运仍然是商业贸易的主要货运形式,随着国家建设“21世纪海上丝绸之路”规划的提出,我国的对外贸易往来越来越频繁,船舶的数量和流量逐年增加,极大地带动了经济的发展。但人力成本的上升和碰撞事故逐年增多的问题也随之而来。为了解决这个问题,工信部在2016年设立了“智能船舶1.0研发专项”,主要目标是运用先进的信息化技术,实现船舶关键系统的智能化,实现船舶航行智能决策和控制、能效智能管理等,从而更好地保证船舶的航行安全和效率。在此背景下,本文开展开阔水域船舶智能避碰辅助决策方法研究并进行仿真验证。首先,研究了船舶避碰领域基本知识以及开阔水域船舶避碰的基本原理。根据《1972年海上避碰规则》对船舶的会遇态势和避让责任进行划分,实现了船舶运动参数的计算并建立了基于时间空间的船舶危险度模型。其次,基于避碰几何算法实现了两船避碰辅助决策。利用KT方程对船舶进行建模和仿真,并构建了一种改进的基于最晚施舵点的危险度模型来确定避碰时机,并对其进行可视化仿真。基于该危险度模型,利用避碰几何确定避让幅度,根据《1972年海上避碰规则》制定避让策略确定复航时机,实现了开阔水域两船和三船避碰辅助决策并进行了仿真验证,仿真结果表明该算法能够有效实现两船和三船避碰,但不适合于处理三条以上船舶会遇的情况。再其次,基于遗传算法实现了船舶避碰路径规划。将船舶避碰问题转换为能用遗传算法处理的一般形式,确定合理的编码方式。综合考虑航线的安全性、经济性及与《1972年海上避碰规则》的符合程度等多种因素,构建目标函数和适应度函数,选择合适的遗传操作。仿真结果表明,基于遗传算法的船舶避碰辅助决策能够实现多船(含三条及以上船舶)避碰路径规划,但算法收敛速度较慢,不适于实时应用。最后,基于动态规划思想实现了船舶避碰辅助决策。基于航线信息构建了一种径向栅格地图,并从船舶航行的安全性,航线的经济性、航线偏差等方面综合考虑来构造评价函数,提出了一种基于径向栅格地图的动态规划算法。基于Qt和VS2008建立船舶避碰仿真系统,仿真结果表明,本算法能够有效实现多船(含三条及以上船舶)避碰辅助决策。使用包围盒算法对静态碍航物进行表示,仿真验证了本算法对静态碍航物的避碰效果。