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近年来,民用水上飞机在我国有较快的发展。由于水上机场一般建设于交通较为便捷的港口水域,因此,水上飞机在水面起降期间与船舶共存的局面将不断显现,其与船舶发生碰撞的概率也将增大。目前,为避免水上飞机在水面与船舶发生碰撞,起降时,通常采用警戒船舶进行现场警戒的方式,禁止船舶进入起降水域,此种方式对船舶通航效率影响较大,同时占用了较多的警戒资源。为此,本文研究一种基于水上飞机与船舶碰撞危险评判的起降时机确定系统,以尽可能保证水上飞机在与附近船舶不存在碰撞危险时完成起降操作,并在必要时配合适度的警戒手段确保水上飞机起降安全。起降时机的合理选取对保障水上飞机与船舶的安全、提高所在水域船舶通航效率、节省警戒资源具有理论与实际意义。本文完成的研究工作主要有以下几点:(1)综合分析国内外关于水上飞机水面通航安全的研究现状及发展水平,重点分析与本研究相关的船舶避碰及碰撞危险评判方法的研究现状与成果,根据水上飞机水面起降运动特性,确定综合分析DCPA与TCPA作为碰撞危险评判的方法。(2)构建水上飞机三维动态领域模型。根据水上飞机起降运动特征,以藤井船舶领域模型和Davis P.A.船舶领域模型为基本模型,构建水平方向与垂直方向的水上飞机三维领域;引入速度变化系数k,将水上飞机三维领域的大小与水上飞机速度、附近水域船舶平均航速相关联,构建水上飞机三维动态领域模型。以此为基础确定其水面二维动态领域,并用于评判水上飞机与船舶的碰撞危险。(3)确定以碰撞危险消失时刻点t为水上飞机起降开始时间点的思想,基于该思想,构建水上飞机与船舶安全间距模型,并将其作为DCPA的边界值;同时确定TCPA的边界值的计算方法。采用船舶几何避碰原理构建水上飞机与船舶避碰模型,求取DCPA和TCPA;建立基于船舶保向保速运动状态的船舶运动轨迹与时间的函数关系,用于实时计算DCPA和TCPA。(4)将DCPA与安全间距作比较、TCPA与其边界值作比较,以此作出是否存在碰撞危险的结论,最终确定不致发生碰撞危险的水上飞机起降时机。利用面向对象的C++编程语言开发水上飞机起降时机GUI系统,并将该系统用于三亚水上飞机起降时机的确定,仿真结果表明在水上飞机面临单船或多船会遇时,可以通过该系统确定不存在碰撞危险的最佳起降时机。