船舶信息系统数据流设计方案研究

为缓解因船舶平台内所涉传感器/执行器数量增加所产生的船舶信息系统数据通信压力,在充分考虑系统能达性/能观性基础上,提出船舶信息系统数据流长度的普适判据,并结合执行器实时物理特性对执行器数据流通信内容进行设定;与此同时,通过提出一种基于传感器当次变值及上次估计误差为索引的双指标评价方法对传感器数据流通信内容优化设计。从而完成了对船舶信息系数据流整体设计方案的研究,在缩短数据流长度的前提下,保证了系统对数据信息采集、处理及应用的客观需求,进而优化系统资源、提升系统性能,并通过举例方式对其工作流程进行较为完整的分析。     

大数据与B/S技术在船舶自动运维系统中的应用

船舶运维系统本质是一种数据处理系统,对各类监测传感器数据进行采集﹑传输﹑处理及显示。随着船舶结构复杂度及动力系统增强,处理数据种类越来越多,传统的单中心处理方式时效性较低,不能满足数据的爆发式增长。本文在分析了船舶自动运维数据流采集传输方式的基础上,设计了一种分布式处理结构,对采集的数据进行并行化处理,提升了船舶自动运维系统性能,最后利用B/S交互式的数据查询系统进行数据分析。     

基于信息集成预处理的船舶综合舰桥系统研究

现代船舶综合舰桥系统是一个多维融合的信息系统,通过现代信息处理、通信、导航等技术利用来实现智能化指挥控制中心。随着数据采集及导航元素的多源性增多,舰桥系统的信息集成预处理显得更为关键,信息处理的准确性和时效性直接影响着综合舰桥系统性能。本文研究多源导航数据信息融合处理机制,针对船舶综合舰桥系统的数据流及结构特性,基于滤波算法设计了一种新的导航信息融合算法,仿真分析结果表明,舰桥系统的导航精度能够得到明显提升。     

船舶无线网络通信路径最优规划方法分析

为了解决传统船舶无线网络通信信息传输速率慢的问题,提出船舶无线网络通信路径最优规划方法。建立EECN和TECN双网结构,获取不同长度的通信链路数据流信息,提出TGP路径算法,根据通信数据流信息计算所有无线通信路径,最后设置评估参数量和对应权重,对各路径进行传输评估,根据评估结果选取最优路径,实现无线网络通信路径最优规划。实验数据表明,与传统规划方式相比,应用设计通信路径最优规划方法,无线网络通信数据接收速率提高19.5%,数据发送速率提高22%,可以明显提高船舶无线网络通信传输效率。     

基于无线传感网络的航道水下数据监测系统

航道水下数据采集和传输受到水下通信信道的多径干扰,导致数据监测的稳定性不好,提出一种基于无线传感器网络的航道水下数据监测系统设计方法。采用水下换能器基阵构建无线传感器网络,进行航道水下声纹数据、船舶辐射噪声数据以及海洋混响数据采集,采用局部总线技术进行监测数据的远程传输控制,采用TMS320C50 DSP芯片作为航道水下数据监测系统的核心处理芯片,进行航道水下数据的集成信息处理,监测系统的硬件设计分为无线传感器模块、数据滤波模块、中央控制模块以及总线模块,采用无线传感器网络进行数据监测系统的网络设计,实现水下航道数据流的多路复用、数据帧检测和上位机通信传输。测试结果表明,设计的数据监测系统能实现航道水下数据的准确采集和传输控制,数据稳定输出性能较好。     

可见光通信系统在远洋船舶通信中的应用研究

在远洋船舶通信中,利用基于PID的船舶通信方法、基于CAN总线的船舶通信方法等传统船舶通信方法,其通信速率较低,因此提出一种基于可见光通信系统的远洋船舶通信方法,基于可见光通信系统对远洋船舶通信传感器进行设计,包括压力、湿度、温度等数据的传感通信,利用通信传感器进行船舶图像信息采集与船舶语音信息采集,利用DCT二维变换公式将采集得到的数据信息进行压缩处理,实现了基于可见光通信系统的远洋船舶通信。为了验证该方法的有效性,与基于PID的船舶通信方法、基于CAN总线的船舶通信方法进行对比,得出该方法的通信速率为82.3%。通过比较可知,本文所提方法的通信速率高于传统船舶通信方法,证明了该方法的有效性。     

物联网在海岸信息系统方案中的应用

随着海洋开发及运输业的发展,通信技术及电子信息技术的海上船舶应用系统越来越多,如海上气象检测系统﹑船舶导航系统﹑船舶交通通信系统及目标跟踪系统等,如何对这些功能系统进行有效管理是海岸信息系统需要解决的难题。物联网通过各种类型的传感器将分布的实体连成一个整体的网络。本文研究基于无线物联网的海岸信息管理平台,给出系统的总体架构,并在此基础上对其中的关键技术进行重点分析,最后给出实现方案。     

物联网环境下舰船通信网络异常数据检测系统设计

在物联网通信环境下,传统的船舶通信网络异常数据检测系统,受到IPv4接口协议的限制,导致采用IPv6高速物联交互协议的流量节点异常机制管控性降低,全局物联网络交互单元出现异常数据节点检测识别漏洞,给网络通信安全带来威胁。因此,提出物联网环境下舰船通信网络异常数据检测系统设计。通过架设基于IPv6协议的交互数据节点支持硬件,实现对底层数据流的硬核支持;在数据交互的链路层添加异常数据甄别检测单元,配合异常节点流量识别算法,实现在链路层上对物联网异常数据的识别拦截,从而完成系统的设计。为保证设计系统的有效性,通过仿真实验对设计系统的检测识别准确性进行对比,通过数据证明提出设计系统优于传统检测系统。     

基于物联网技术的船舶远程监测通信系统研究

随着信息技术的发展,基于船舶电子信息系统的各类应用越来越多,这些电子系统设计生产厂家不同,其网络类型呈现异构性,如何构建统一的船舶远程监测通信系统是需要解决的首要问题。本文重点分析基于物联网的船舶远程监控通信系统架构,以CAN总线及以太网为通信载体,实现不同异构网络电子系统的统一管理,并详细描述统一监测通信系统中数据采集及通信传输模块的软硬件实现,最后进行仿真建模,并对仿真结果进行分析。     

内河散化船洗舱水排放在线监控系统研究

文中针对内河散装化学品船舶洗舱水的排放处理,基于目前内河船舶装载的AIS终端进行扩展开发,利用传感器、AIS/3G通信设备、软件监控平台,设计了一套洗舱水排放在线监控系统,能将实时监控的功能应用于内河散化船舶洗舱水排放的排放监控。该系统能够实时监测船舶排放洗舱水信息,记录相关的数据,对出现的相应情况进行报警,并提供给管理机关以实现有效监管。     

基于虚拟流水的多重约束环境下船体分段车间动态调度

提出了固定位置分段生产和流水式的作业模式结合的分段虚拟流水式建造模式,分析了分段作业-人员-工具-物料-场地多关联约束下的资源调配机制。考虑时间-空间-资源等多重约束,给出了一种基于虚拟流水线生产模式的人员调度算法和场地调度算法,同时以某船厂的实际场地布局和生产建造数据为案例进行了分析讨论。结果表明,提出的算法能够较好的适应分段调度过程的多重约束、动态调整等特点,较大幅度提高分段建造资源的利用效率。     

面向多约束的船舶组立构件建造作业调度方法研究

为了提高船舶中小组立等中间产品建造作业调度能力，提升船舶建造效率，提出面向多约束的船舶组立建造作业调度方法。首先，分析船舶组立建造的工艺流程和作业调度方法，综合考虑机器小组、工艺和交货期等多种约束条件，以建造周期最短为调度目标，建立船舶组立建造作业调度数学模型；其次，综合运用算法分解策略及调度规则，设计改进的最短作业优先调度算法实现模型求解；最后，以某船厂建造车间一定生产周期（17天）的中小组立先行中日程计划为对象，验证该方法的有效性和实用性。研究结果表明，所提出的面向多约束的船舶组立建造作业调度方法相较于当前的调度方法，排产周期压缩22小时，即缩短了原有周期的16.18%，有效提高了生产计划排产和作业调度效率。     

Ship scheduling and container shipment planning for liners in short-term operations

Good short-term ship scheduling and container shipment planning are very important for liner operations; however, in Taiwan, most such carriers currently utilize a trial-and-error process. In this study, we employ network flow techniques to construct a model for such activities. A solution algorithm, based on Lagrangian relaxation, a subgradient method, and a heuristic for the upper-bound solution, is developed to solve the model. To demonstrate and to test how well the model and the solution algorithm apply in the real world, we performed a case study using operating data from a major Taiwanese marine shipping company. The test results show that the model and the solution algorithm could be useful references for ship scheduling and container shipment planning.     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率.仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法.     

Optimal scheduling of block lifting in consideration of the minimization of traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement of a gantry crane

Nowadays, shipyards are making every effort to efficiently manage their resources such as gantry cranes, transporters, and block stock yards. The scheduling of block lifting for a gantry crane has been manually performed by an expert shipyard manager for many years. Such a practice, however, can lead to an undesirably long time to produce scheduling plans. In addition, the quality of the scheduling plans may not be optimal. To improve the overall process, a block lifting scheduling system for a gantry crane was developed in this study by using optimization techniques. A block lifting scheduling problem was first formulated as a multiobjective optimization problem. For a gantry crane, minimization of the traveling distance while unloaded and wire and shackle replacement between block lifting was considered. An optimization algorithm based on the genetic algorithm was then proposed and implemented so as to solve the problem. To evaluate the efficiency and applicability of the developed system, the system was applied to an actual block lifting scheduling problem in a shipyard. Compared to results achieved by manual scheduling by an expert manager, the results of this work show that blocks can be more efficiently lifted by a gantry crane when the developed system is applied.     

一种舰艇系泊对准约定真值算法的设计与实现

针对舰载作战系统系泊对准中普遍采用的使用固定地标的大地测量数据进行真值计算的方法，提出了基于极坐标变换迭代算法推导二维的舰载探测器探测方位角和探测距离的对准计算算法，并根据该算法实现了一种约定真值的发布和无差计算程序。     

多规则融合的船体小组立部件装焊作业调度算法

针对小组立装焊作业周期长、场地资源利用率偏低等问题。以最小化装焊作业完工时间为目标,考虑了装焊过程中的先序约束,人力资源约束和场地空间资源约束,建立小组立装焊作业的调度模型；设计了多规则融合的船体小组立部件装焊作业调度算法；利用最化小总时差规则优化装焊任务序列,利用最短可用模式规则优化任务的工人分配,利用改进的初始配置规则与最大化残余空间利用率规则优化小组立装焊的空间布置。最后,从实际船舶制造过程中收集的数据进行验证,结果表明,装焊作业完工时间缩短了21%,证明了该算法的有效性     

Onboard tuning of vessel seakeeping model parameters and sea state characteristics

It is essential for a safe and cost-efficient marine operation to improve the knowledge about the real-time onboard vessel conditions. This paper proposes a novel algorithm for simultaneous tuning of important vessel seakeeping model parameters and sea state characteristics based on onboard vessel motion measurements and available wave data. The proposed algorithm is fundamentally based on the unscented transformation and inspired by the scaled unscented Kalman filter, which is very computationally efficient for large dimensional and nonlinear problems. The algorithm is demonstrated by case studies based on numerical simulations, considering realistic sensor noises and wave data uncertainties. Both long-crested and short-crested wave conditions are considered in the case studies. The system state of the proposed tuning framework consists of a vessel state vector and a sea state vector. The tuning results reasonably approach the true values of the considered uncertain vessel parameters and sea state characteristics, with reduced uncertainties. The quantification of the system state uncertainties helps to close a critical gap towards achieving reliability-based marine operations.     

面向目标跟踪的传感器调度方法

针对传感器网络对目标的跟踪问题,提出一种传感器优化调度方法。该方法以传感器使用成本和允许激活的最大传感器数量为约束条件,把最小化目标位置误差作为优化目标,运用二进制凸规划技术对优化调度问题进行建模,采取逼近算法迭代求解规划模型。蒙特卡罗实验表明,对于节点数目小于70的传感器网络,优化调度方案可以获得高精度的目标跟踪结果。     

改进BP神经网络的城市交通流预测研究

由于交通流预测具有高度的非线性特点,这与BP神经网络能够处理非线性问题的特征相符合。但BP神经网络算法易使解陷入局部极小,而遗传算法的全局优化能力则恰恰可以克服这一缺点。文中将遗传算法应用于对BP神经网络模型的改进来对交通流进行预测。通过对预测数据与实测数据的比较分析,证实了改进后的方法更为有效。