一种基于AIS数据的船舶航线自动规划方法

为采用航线自动规划技术设计出最优船舶航行路径,提出一种基于船舶自动识别系统(Automatic Identifi-cation System,AIS)数据和航行区域栅格化地图建立环境模型,结合蚁群算法求解最优航线的航线自动规划方法.对航行区域地图进行栅格化处理,利用海量AIS数据定义可通航栅格和障碍物栅格,结合邻接矩阵...     

基于改进A~*算法的水面无人艇路径规划

本文基于传统的A~*算法理论,对算法进一步改进,提出一种改进的平滑A~*算法,并应用于水面无人艇的安全路径规划。该算法以传统的栅格建模为基础,对运动到障碍物顶角附近时进行判断并且做出圆弧转向处理,使航行体能够安全避开障碍物,使路径更加平滑安全。优化栅格建模方法,以实心表示障碍点,对同一地图不同起始点进行研究,改进折线转弯为圆弧,使路径和障碍物之间有足够的安全距离。在Matlab仿真环境进行仿真实验,结果表明,该优化算法可以明显改善无人驾驶船舶的安全性和可靠性。     

基于混合蚁群算法的无人船航行路径自主规划

路径规划是无人船自主导航的核心问题。由于无人船当前位置以及目标位置的确定受到障碍物影响,最佳航行路径的获取难度较大。为此,提出基于混合蚁群算法的无人船航行路径自主规划方法。采用栅格法构建无人船工作环境模型,由上至下、由左至右的对栅格完成编号处理,划分安全区域与障碍物区域。构建无人船航行路径自主规划数学模型,设定地形与威胁、航程上限以及路径平滑度等约束条件。针对蚁群算法初始搜索效率差等问题,将其与粒子群算法相结合,提出混合蚁群算法。利用该算法求解无人船航行路径自主规划数学模型。实验结果显示,研究方法具有较高的路径规划准确性,路径长度、平均能耗及路径规划时间指标均较优。     

基于改进蚁群算法的船舶冰区航行路径规划

在北极航道开通的背景下,针对在冰区航行环境中船舶航行路径选择的特殊性,通过改进蚁群算法提高船舶航行路径的规划效果。综合考虑航线距离、航行操作复杂度和流冰规避在内的冰区航行路径影响因素,建立路径选择多目标规划模型,结合人工势场法对蚁群算法进行改进,通过人工势场法获得初始路径和节点间距离因素构造启发信息,并以电子海图为基础建立海冰覆盖率分别为30%和50%情况下的冰区航道环境栅格模型,将算法应用在栅格模型中对算法进行验证。结果表明:该算法实现简单,规划的路径优良,能够有效地满足船舶在冰区复杂环境中航行路径规划的需要。     

基于蚁群算法的港口间接腹地划分模型

针对港口腹地划分问题,分析了以前文献中求解此问题的局限性,建立了内陆城市最佳出口运输路线的概念,引入蚁群算法这一新兴的人工智能方法,将其运用到内陆城市出海运输通道优化中,建立了一种新的港口腹地划分方法.最后以一个典型算例说明了该算法的有效性.研究表明,蚁群算法可以为港口腹地划分问题提供新的解决办法.     

Path planning method for unmanned surface vehicle with controllable distance from obstacles北大核心CSCD

[目的]为了解决水面无人艇(USV)路径规划中安全性和平滑性方面的问题,提出一种与障碍物距离可控的USV路径规划方法。[方法]首先,结合雷达图像生成栅格化环境信息,利用维诺场算法(VFA)为每个栅格添加危险势场并建立航行界限;其次,建立与航行界限关联的危险度函数对A^(*)算法的评价函数进行改进,利用改进的A^(*)算法进行路径规划;最后,针对航行路径转向角较大的问题,采用梯度下降法(GDM)进行航行路径的平滑处理,得到满足USV实际航行要求的连续平滑路径。[结果]仿真结果表明,所提路径规划方法通过设置不同的航行界限可以实现路径与障碍物之间距离的控制且平滑性符合航行要求。[结论]该方法在USV路径规划过程中具有一定的合理性和有效性,可为USV自主避障决策提供参考。     

基于拓扑位置关系的无人艇路径搜索方法

针对目前路径规划容易陷入局部最优和搜索时间较长的问题,提出基于拓扑位置关系的无人艇路径搜索方法。分析空间物体的拓扑位置关系,构建基于拓扑位置关系的地图表达。在地图要素表达、拓扑关系谓词和拓扑路径可达的基础上建立拓扑地图,避免大量网格化的路径搜索造成时间复杂度提升,同时避免搜索陷入局部最小值。采用Dijkstra算法对建立的拓扑地图进行最优路径选择。试验结果表明:在障碍物不变、搜索范围变大的情况下,该方法相比栅格化的A*算法能以较低的搜索时间实现更优路径的搜索。     

基于蚁群算法的AUV全局路径规划方法

在大范围海洋环境中，应用蚁群算法对自主式水下潜器（AUV）的全局路径规划问题进行了研究。基于栅格环境模型建立了蚁群可视图模型，设计了蚁群信息素更新规则；给出了蚁群全局路径规划的操作步骤；针对蚁群规划路径不平滑问题，设计了切割算子和插点算子。仿真实验结果表明，蚁群全局规划算法非常适合于求解复杂环境中的规划问题，规划时间短、路径平滑。     

动态人工势场法的无人船避障路径规划

为了保证无人船安全行驶,设计动态人工势场法的无人船避障路径规划方法。该方法的全局路径规划部分依据航行环境信息构建栅格地图后,采用A^*算法规划无人船的全局路径,并获取无人船的全局路径节点;局部避障路径规划部分将该路径节点作为局部路径的开始节点,利用动态人工势场法规划无人船避障路径。为保证路径规划效果,采用长短记忆循环神经网络和强化学习算法相结合的方式改进动态人工势场法,确保在障碍物运动速度较快时,依旧能够可靠完成无人船避障路径规划。测试结果显示：该方法可完成无人船全局最优路径规划,并有效完成局部避障路径规划,无人船和障碍物的会遇距离和会遇时间分别大于4.26 m和大于15 s,碰撞危险度极低,满足应用标准。     

环境地图的格栅化及路径规划研究

电子海图中的海洋环境地理信息通常由复杂几何图形构成,在路径规划时需要建模处理,格栅化是最常用的处理方法。本文针对实际环境中的路径规划问题,分析环境地图格栅化对路径规划的影响,并介绍A^*算法在栅格地图路径规划中的应用。以某海域环境为例,对不同尺度下的栅格地图进行路径规划对比分析。研究表明,环境地图的格栅化会显著提高路径规划的效率,但是过大的网格尺度会破坏规划空间的连通性。合理地调节障碍物边界处的等效网格设置,可以保证路径规划空间的连通性,在提高路径规划效率和成功率的同时,并不会影响规划路径的最终结果。     

基于船舶火灾蔓延态势的路径规划算法研究

船舶作为海上一个独立的建筑实体,非常容易发生火灾。本文以63500DWT油船船舱作为研究对象,通过对火灾蔓延模拟仿真实验数据进行图表分析,得出了在不同工作条件下在固定检测点位置的温度,CO浓度和烟气浓度变化规律。对基于火灾实时态势的导航网格动态生成方法以及对应的逃生路径规划方法进行研究,得出动态更新导航网格的具体算法,并对传统A*算法路径节点选择问题进行改进,得出适应船舱火灾蔓延信息的最短逃生路径规划算法,通过实验验证,该算法寻路效率更优。     

中型豪华邮船舱室模块吊运工装有限元分析

针对邮船舱室模块缺少强框架支持和易产生吊装变形等问题，对比4种常见的舱室模块吊装方式，分析在吊装过程中舱室模块容易变形的原因。以某中型豪华邮船舱室模块为例，设计一种吊运工装，利用有限元分析方法，计算吊运工装在不同工况条件下的结构强度和结构变形，并对其进行优化。结果表明，优化的吊运工装其结构强度满足中型豪华邮船舱室模块的吊装需求，可减少舱室吊装变形，提升船厂舱室模块吊装的安全性和高效性。     

基于蚁群算法的舰船避险航路规划

采用蚁群算法研究舰船避险航路规划问题,利用栅格法将航行海区进行细分,建立舰船避险航路模型,进而求算优化解。仿真结果表明,蚁群算法求解舰船优化航路具有较强的稳定性和鲁棒性。     

大型邮船房舱门窗开口结构的起浮过程变形监测

为排除大型邮船房舱门窗开口结构发生变形的可能性，需要开展变形监测。在大型邮船船体结构完工后的全船起浮过程中，运用高精度激光跟踪仪，对房舱门窗开口结构进行起浮过程变形监测。测量并收集起浮过程不同阶段的房舱门窗开口结构三维坐标数据，经分析对比，掌握房舱门窗开口结构起浮过程变形情况，为大型邮船的结构设计和建造的可靠性与安全性提供数据支撑。     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

豪华邮船洗衣房噪声源测量与舱室噪声分析

为研究豪华邮船噪声控制技术，需对豪华邮船振动噪声源进行全面的分析。以豪华邮船主洗衣房噪声源为例，使用扫描声强法确定其声功率，将设备声功率作为统计能量分析的输入，预报豪华邮船洗衣房及其相邻舱室的噪声，评估洗衣房噪声源对舱室噪声水平的影响程度，同时研究邮船内装材料对洗衣房噪声的控制作用。豪华邮船洗衣房噪声源对主洗衣房影响较大，且典型邮船内装材料可显著降低洗衣房舱室噪声。上述研究内容可为后续豪华邮船各类处所稳态噪声源的测量分析提供参考。     

基于蚁群算法的长江干散货船中部结构优化设计研究

以长江散货船舯剖面纵向构件重量最小为优化目标,针对长江散货船在结构上的特点,采用蚁群算法,通过Matlab语言编程实现该目标寻优过程。利用该程序对实例进行计算,结果说明蚁群算法适用于船舶的结构优化设计,并能取得良好的优化结果。     

散货船改装为水泥自卸船的工程技术设计

文章介绍了散货船改装成散装水泥自卸运输船工程中,技术人员分析改装工程难点,进行了大舱内吹气总管、大舱水泥分配管和舱内吹气支管的安装设计以及水泥卸载气泵管路布置设计和主甲板上机械房布置图设计等,这些设计很好的解决了改装工程中的技术难题,为今后进行类似工程提供了借鉴经验。