基于AIS大数据分析的航道通航宽度计算方法

为了解决现有规范里缺乏大型航道通航宽度计算方法的现实问题，建立了一套基于AIS大数据的分析方法，并开发了相关软件，利用关系型数据库、CAD可视化技术、数学拟合算法等技术，有效解决了AIS数据量极大、有效数据筛选难、解析效率低、易出错等难点，达到快速分析海量AIS数据的目的，通过同航道等级及以上的船舶现场运行AIS数据，为航道通航宽度计算和优化提供重要支撑。选取C#.Net语言结合界面框架WPF与数据库SQLite联合开发相关成果，在连云港港30万吨级航道二期工程中进行了实践，对同类工程应用AIS大数据具有参考意义。     

海洋环境可视化云架构信息平台技术研究

首先构建海洋环境可视化云架构平台,规定利用云平台进行数据上传和存储时的数据格式,并指出在进行云计算时Hadoop中各个参数的设置。对海洋数据信息可视化处理中的基于LIC算法的流场可视化进行分析,最后进行性能测试。测试结果表明:利用基于GPU的Hadoop云计算处理海量数据时加速比是CPU的20多倍,大大提高了计算速率。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速。首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速.首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组.     

基于GPU并行的液货船破损浮态计算

为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器(center processing unit,CPU)中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。     

基于高性能平面二维水流数学模型的计算效率研究

针对高性能平面二维水流数学模型,分别开展了基于单机多核处理器(CPU)和显卡(GPU)的并行化研究,旨在提高模型计算效率。以长江下游福姜沙水道为例,对并行后模型的可靠性和计算效率进行评估,结果表明:采用两种并行模式后,模型计算结果与串行结果一致,可靠性好,且计算效率有所提高,特别是采用GPU并行模式后,模型计算效率提高6.7倍以上,大大缩短了模型计算周期。     

AIS数据的深入挖掘及拓展应用

为充分挖掘AIS数据的应用潜力,发挥航保数据的价值,本文从基于AIS技术的海上虚拟电子围栏建设和基于AIS历史数据的船舶行为分析两方面梳理了AIS数据的进一步挖掘空间和应用场景,为AIS数据管理部门进一步精准化服务港航单位、航海用户提供参考。     

应用于AIS VDL监测的AIS船台静态信息标准符合度监测系统设计

在AIS VDL(VHF数据链路)监测中,为了解决AIS信息符合性问题,提出了AIS船台静态信息标准符合度监测系统设计方案。该方案主要是基于AIS船台电文数据和船舶数据库信息,应用Spark、Hadoop大数据处理平台,对船舶的MMSI、船名、呼号、IMO号、类型、尺寸、转发指示符等的标准符合度进行实时监测,实现智能识别异常AIS船台,为海事监管部门提供精确可靠的船舶识别信息。     

船舶雷达和AIS大数据可视化研究中Web技术的应用

在船舶的日常营运中,雷达系统和AIS系统是船舶导航、通信和目标探测不可或缺的关键系统,雷达和AIS系统的运行会产生海量的船舶数据,船舶雷达和AIS大数据分析已经成为一项研究热点。本文结合船舶雷达和AIS系统的数据特点,利用web客户端的Web GL技术进行了船舶雷达和AIS大数据的可视化研究,将船舶雷达与AIS大数据以动态Web海图的形式实现可视化。     

基于物联网环境的海上AIS大数据挖掘模型构建

传统的数据挖掘模型会受周围环境因素的影响,无法精准挖掘海上船舶运行数据,为此构建基于物联网环境的海上AIS大数据挖掘模型。在物联网平台将船舶运行轨迹、停泊轨迹和位置信息存入数据库中进行AIS数据预处理,为减小环境因素的波动,设置船舶AIS数据传输条件,利用聚类算法进行过滤处理,实现海上AIS大数据挖掘模型的构建。在实际测试中为考察2种数据挖掘模型的效果,分别在人为干扰环境下和同频干扰的环境下进行对比实验,由对比结果可知,所提方法可以精准的挖掘海上船舶AIS数据。     

基于CUDA的雷达线性调频信号脉冲压缩实现

利用图形处理器（GPU）作为雷达仿真平台,采用统一计算设备架构（CUDA）技术,实现雷达线性调频信号脉冲压缩算法,并与CPU算法进行比较。实验结果表明利用CUDA技术实现的脉冲压缩算法取得了比CPU算法明显较高的运算效率。     

中国沿海2018年度船舶黑碳排放分析

对年度船舶黑碳排放进行概述。以2018年度中国沿海为目标区域，对年度船舶活动特征进行分析。基于自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）数据，对年度船舶黑碳排放量进行计算，根据计算结果对年度船舶黑碳排放特征进行分析，并提出中国沿海船舶黑碳减排建议。     

基于GPU的MVDR波束形成算法并行实现方法

针对MVDR波束形成算法的高效GPU并行实现问题,在探讨了MVDR算法原理、数值算法及计算热点的基础上,结合GPU体系架构和CUDA程序设计,对MVDR算法中计算量最大的方位谱求解等部分进行CUDA并行化设计与实现,给出了并行算法的任务线程划分、存储映射策略,设计实现了GPU与CPU协同计算.并将GPU-MVDR并行程序与CPU-MVDR并行程序、串行程序进行对比.结果表明:GPU-MVDR并行算法在阵元数目和频点数目较大的情况下,能极大减少计算时间,提高效率.     

基于船舶自动识别系统数据的多汊航道船舶流量预测

基于船舶自动识别系统(AIS)大数据,通过解析AIS原始报文,分离出关键字条,经过数据清洗、筛选后匹配其他船舶数据源,以进一步识别船舶类型并划分吨级。将大数据应用于船舶流量预测中,通过跟踪代表船型的航迹,总结出船舶航行规律和运营情况,再结合历史数据和宏观形势发展,综合预测航道货运量,基于对AIS数据的挖掘,运用分配模型预测多汊航道船舶流量,并以长江口南槽航道为例预测其船舶流量。结果表明,运用AIS大数据能有效分析复杂多变的船舶航路,从而准确地预测多汊道航道船舶流量。     

基于AIS VDL的AIS船台动态信息符合度监测系统设计和实现

由于管理不规范、设备不合规及船舶自动识别系统(AIS)的脆弱性,海上交通指挥、海事调查以及基于AIS数据的应用分析受到较大影响.针对海事执法中对AIS船台动态信息符合度监测的难点,提出基于AIS VDL(甚高频数据链路)的AIS船台动态信息符合度监测系统设计方案,并介绍了系统在无线电整治中的实施成效.     

基于AIS数据的船舶航行安全评价模型构建

针对现有船舶海上航行安全度求解复杂、参考因素权重确定困难等方面的不足，研究影响评价模型准确性的数据来源、模型构建方法等问题，提出一种基于关系型数据库的船舶重要指标筛选方法和数据库构建及检索设计方案。构建基于模糊数学方法、层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和专家评价法的船舶碰撞危险度(Collision Risk Index, CRI)求解模型，并根据实船自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据对船舶航行安全评价数学模型和构建的数据库进行验证。结果表明，基于AIS数据的船舶航行安全评价数据库具有较好的可靠性和易用性。船舶航行安全评价模型计算结果可信，符合专家经验及《国际海上避碰规则》要求，可为船舶海上航行安全评价提供技术和理论支持。     

AIS数据在水上交通规划研究中的应用与系统设计

伴随着全球航运业务的发展,船舶交通流量的快速增长和交通流特征的日趋复杂,船舶交通特征分析研究已进入大数据时代,如何准确、有效地从海量AIS数据中挖掘需要的船舶交通特征信息,并及时应用于水上交通领域政策研究工作已成为当前迫切需要解决的问题。本论文针对AIS数据在水上交通规划研究中的影响展开研究,并提出具体的软件设计方案,以期为我国开展相关业务AIS数据应用提供参考。     

船舶大气污染物排放评估与预警技术

为对船舶污染物排放进行在线监控,以基于AIS数据的动力法为基础,利用AIS、BDS等船舶位置跟踪技术,开展单船数据、多船数据和区域数据的船舶污染物排放定量计算,以及船舶排放的空间分布状况计算。提出一套高效率、低成本、易操作的船舶排放控制区海事监管技术体系。满足对现代监管设备、快速反应设备、信息化建设设备以及船舶防污设备等的需求。     

军船自动识别系统研究

国际海事组织MSC73会议通过的船舶自动识别系统(AIS)在民船上强制性安装议案，也可作为军船使用的标准和依据。本文基于民用AIS技术研究，论述AIS在军船上的应用价值及对航海技术的影响，提出军用AIS研究的思路、方法和技术手段。     

基于大数据分析的AIS虚拟航标布设技术

为了进一步改善长江下游重点航段的航标布设方案和航路航法，完善通航环境，探索一种基于大数据分析辅助船舶自动识别系统(AIS)虚拟航标布设优化的方法，并以密集港区临港侧航道、深水复合航道和主航道到港口“最后一公里”航道为例进行应用分析。结果表明，基于电子航道图，针对船舶交通流的船舶轨迹回放、碰撞危险度分析、船舶轨迹线分析、航道门线分析和船舶航标间距分析等方法能够以可视化的手段有效地找到航标布设方案的薄弱位置，为AIS虚拟航标的增设优化提供有力的数据支撑。