中国船级社“5G+”船舶实时远程检验技术解决方案

正为避免"新冠肺炎"疫情对船舶检验、审核、证书的有效期带来影响,满足因疫情防控而显著增加的船舶远程检验要求,以及在后疫情时代以"无接触"方式进行船舶检验、执行国际公约、落实国际规则,为切实保障船舶检验质量、切实维护水上交通安全,中国船级社利用5G、自组网、AR眼镜、智能手机和无人机等新技术、新装备,开展了面向年度检验的船舶实时远程检验关键技术研究,     

激光测距技术的船舶避障研究

船舶在海上航行时,影响航行安全的障碍物主要有礁石、桥墩以及航线上其他船舶等。为了提高船舶航行安全,降低碰撞事故发生的几率,进行船舶航行的避障技术研究有重要的价值。本文介绍一种脉冲式激光测距技术,基于该技术开发舰船的避障系统,并重点设计了激光测距船舶避障系统的信号电路。     

虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用

当前研发的自主水下机器人避障数据获取难度较大,导致避障精准度降低,因此研究了虚拟现实技术在自主水下机器人避障模拟中的应用。采用声呐探测技术对不同水域的水下环境数据进行采集,通过虚拟现实技术将采集的声呐数据转换为三维场景。利用SOV视觉算法对三维场景避障数据进行分析与计算,根据分析结果对自主水下机器人避障算法进行修正,从而完成自主水下机器人避障模拟。通过仿真实验,采用传统避障方法与提出模拟方法进行避障精准度测试,通过数据证明提出研究的有效性。     

基于非线性模型的船舶避障路径预测方法分析

传统船舶避障路径预测方法针对小目标、小范围障碍物,此种方法的避障准确率会大幅度降低,给船舶航行安全带来威胁。为了解决上述问题,提出基于非线性模型的船舶避障路径预测方法分析。根据避障预测的非线性特点,首先对船舶航行路径进行非线性初始模型建立;然后根据模型计算变量关系,对避障关系量进行避障模型定义;最后,根据定义的避障模型完成避障过程计算。通过仿真实验的对比数据,证明提出设计方法,具有提升小范围、小目标障碍物避障成功率的作用。     

场景式船舶远程检验技术研究与示范应用

为避免新冠肺炎疫情对船舶检验、审核、证书的有效期带来影响,满足因疫情防控而显著增加的船舶远程检验需求,以及在后疫情时代以"无接触"方式进行船舶检验,切实保障船舶检验质量、维护水上交通安全,中国船级社开展了基于"5G+工业互联网"技术的船舶远程检验技术研究与示范应用.     

复杂动态环境下船舶操纵系统避障自适应控制方法

为使船舶方向舵角与航向角之间物理夹角与航迹转向角数值变化趋势保持一致,实现船舶精准避障,提出复杂动态环境下的船舶操纵系统避障自适应控制方法。根据船舶避障过程,规划待通过的船体安全行进路线,完成复杂动态环境下的船舶操纵系统避障轨迹建模。建立船舶操纵运动方程式,根据运动坐标值的自适应转换原理,实现对船舶避障轨迹的精准控制。实验结果表明,自适应避障方法可将方向舵角和航向角的夹角与航迹转向角间的最大差值控制在10°以内,符合准确避障的船舶航行需求。     

船舶海上事故避障路线自导方法研究

传统避障路线方法只能躲避比较明显的故障物,对于小型故障物或是静态故障物躲避能力较差。针对这一问题,研究了一种新的船舶海上事故避障路线自导方法,首先对海上故障信息进行确认,获取障碍信息,然后确定躲避障碍的方向,最后进行多次细化。为检验方法可靠性,与传统避障路线方法进行对比,结果表明,本文船舶海上事故避障路线自导方法不仅能够躲避明显的故障物,同时能够躲避小型故障物和静态故障物,使船舶航行的安全风险大大降低。     

基于数据挖掘的船舶海上复杂交通流避障导航建模

船舶在海上航行,由于海洋环境复杂,航道上船舶的航行航速、航向、载重等均存在不同,因此,航行过程中的船舶随时面临着各种风险与障碍物。为了更好地保障船舶安全,必须对各种障碍物进行预判,寻找到最安全科学的航线,为此建立新型的船舶海上复杂交通流避障导航模型——FABP模型。首先将蚁群算法与c均值模糊聚类算法进行融合,得到各种障碍物的聚类中心,然后利用BP神经网络自动寻优能力,根据不同聚类中心的类型,对海上不同类型的障碍物进行预判,得到最优的船舶海上复杂交通流避障航线,最后进行实验仿真,结果表明,本文模型得到的船舶海上复杂交通流避障航线,路途更近,安全性能更高,效率更高。     

基于机载视觉的舰载无人机自主着舰引导技术研究

无人机在现代海军中有着举足轻重的地位,其使用避免了大量人员伤亡。本文针对无人机自主着舰的难题,利用计算机视觉技术对无人机进行着舰引导。本文在设计机载视觉引导技术总体方案的基础上,详细研究了着舰地标识别、相机标定和无人机位姿解算算法。实验结果表明,本文设计的方案可以明显提高无人机自主着舰的可靠性。     

未知环境中无人驾驶船舶智能避碰决策方法

[目的]为了实现无人驾驶船舶在未知环境下的智能避障功能,[方法]首先,建立一种基于深度强化学习(DRL)技术的无人驾驶船舶智能避碰决策模型,分析无人驾驶船舶智能避碰决策面临的问题,提出智能避碰决策的设计准则。然后,在此基础上,建立基于Markov决策方法(MDP)的智能避碰决策模型,通过值函数求解决策模型中的最优策略,使无人驾驶船舶状态对行为映射中的回报最大,并专门设计由接近目标、偏离航线和安全性组成的激励函数。最后,分别在静态、动态障碍环境下进行仿真实验。[结果]结果表明,该智能决策方法可以有效避让障碍物,保障无人驾驶船舶在未知水域中的航行安全,[结论]所提方法可为无人驾驶船舶的自主航行提供理论参考。     

中国船级社法律声明

中国船级社成立于1956年,承办国内外船舶、海上设施和集装箱的入级检验、鉴证检验和公正检验业务,并经24国或地区政府授权代行法定检验。为履行好船舶检验职责,中国船级社成立了专门机构并投入大量人力物力进行长期的科学研究,在自主研究的基础上编制了一系列船舶检验规范,研发了“船舶静力学计算及稳性衡准系统V4.0”、“COMPASS(V0301)海船规范计算系统”等一系列重要船舶计算软件,并在中华人民共和国国家版权局进行了相应的软件著作权登记。这些规范和计算软件为船舶的设计、建造、修理和检验提供了重要技术依据,在保障船舶和水上人命安全,防止船舶污染方面发挥了作用。中国船级社对上述规范和计算软件拥有完整的著作权等知识产权。     

基于虚拟力场法的船舶避障功能的实现

为了实现船舶的避障,应用虚拟力场法建立了避障模型,描述了目标点的虚拟引力和障碍物的虚拟斥力之间的关系,运用Move_to_goal和Avoid_obstacle行为设计,实现了从船舶运动坐标值到控制量的转变,从而导出船舶避障实现算法流程,使船舶能够实时地避开障碍最后到达目标点.结果证明,船舶能够在多变的周边环境中实现避障功能.     

基于船舶领域的内河船舶避障方法研究

针对内河船舶避障问题,引入船舶领域方法,并运用内河领域模型进行避障仿真研究。仿真结果表明,该方法切实可行,能达到较好的避障效果。     

基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测

由于基于无人机的锈蚀检测技术具有船身锈蚀检测范围小的缺陷,为了扩大船身锈蚀的检测范围,提出了基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测。在检测船身锈蚀之前,采用视觉技术对锈蚀图像去噪并归一化处理,得到船舶船身锈蚀的预处理流程,完成船舶船身锈蚀的预处理;在视觉技术的基础上,通过船舶船身锈蚀的产生机理,得到锈蚀检测算法设计流程,完成锈蚀检测算法的设计;最后通过采用视觉技术检测船舶船身锈蚀的基本步骤,实现了基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测。实验结果表明,基于视觉技术的锈蚀检测技术相比于基于无人机的锈蚀检测技术,船身锈蚀的检测范围更大。     

无人机低空遥感船舶影像航行数据采集稳定性测试

针对传统无人机低空遥感船舶影像,数据采集稳定性测试技术,精确度较低的问题,设计新型航行数据采集稳定性测试技术。对无人机内部工作电路进行QD变换,获取无人机十二脉波变压整流器等效电路,对等效电路负载进行线性化分析,明确对应工作向量和关系,通过等效电路和负载线性关系求取并对比电路等效输出阻抗增益值,实现无人机低空要看船舶影像航行数据采集稳定性测试。实验数据表明,与传统方式相比,设计的测试技术在高电波影响下,测试精度提高19.5%,高风量环境下,测试精度提高22%,可以有效提高测试精度。     

水面自主船舶技术发展路径

工业4.0背景下,船舶自主化航行是水路运输工具变革的重要趋势。本文首先详细介绍了世界范围内水面自主船舶(MASS)的主要研究项目发展路径及当前的研究现状。然后分析了MASS研发的关键技术,如通讯、航路设计及优化、智能避障等。针对MASS的快速发展,指出了当前面临的困难与挑战。最后针对法律及法规等配套体系的完善提出展望。     

基于网络感知信息的船舶航迹规划智能避障方法

为实现智能避障,确保船舶航行安全,设计基于网络感知信息的船舶航迹规划智能避障方法.高效感知船舶本身及附近环境信息,精准获取船舶本身及附近船舶位置信息.依据位置信息构建船舶航迹规划中碰撞危险度模型,判断本船是否存在碰撞危险.若存在碰撞危险,则采用模糊神经网络智能控制船舶航行方向完成智能避障.试验结果表明:该方法可精准感附...     

基于动态窗口法的近海水域船舶避障算法研究

[目的]提出一种改进的动态窗口法,以解决近海水域智能船舶在面对夹击及动静混合会遇时无法有效避让的船舶避障问题。[方法]为得到在近海水域航行的船舶约束条件,针对近海水域对船舶避障的影响因素进行分析,同时提出近海水域船舶航行最低避障要求;然后对动态窗口法（DWA）的目标函数进行优化改进,并将其与船舶和障碍物的距离相关联,以提升船舶在航行图中的安全性,同时将目标函数中的航向权值引入船舶会遇态势判断,以使目标船舶可以有效判断船舶的避障责任;最后,通过仿真模拟验证改进算法的有效性。[结果]仿真结果表明,所提的改进算法在分别遭遇夹击以及复杂会遇的情况下,能够清晰地判断船舶的避障责任,降低航行过程中的速度变化陡峭度,且所规划的船舶航行路径可有效提升船舶航行的安全性。[结论]所提避障算法可为解决近海水域智能船舶遭遇复杂会遇情景的避碰失败问题提供参考。     

船舶避障过程精准测距方法

为了解决船舶避障过程中,传统测距方法存在的误差大的问题,实现对船舶避障过程精准测距方法的优化设计。分析船舶避障的基本工作过程,利用摄像机设备采集并处理实时航行产生的视觉数据,在考虑船舶航行因素的情况下,通过坐标转换与误差校正,得出船舶与障碍物之间的距离测量结果。通过与传统测距方法的对比,发现设计方法的测距误差降低了0.233 m,且将其应用到船舶避障过程中,有效降低了碰撞事故的发生次数。     

“互联网+船舶检验”发展思考

在"互联网+"、"智能化"、"大数据"快速发展的时代,如果能有效地将船舶检验与之深入融合,不仅可以提高检验效率、提升检验质量、优化验船师工作环境、节约船东维修成本,而且可以建立科学完善的船舶健康档案,从而实现对船舶健康状况的预警监测、数据统计、故障分析,进而对船舶的设计优化改良、器械合理装配、运营科学管理,不断提升海上运输经济效益。本文结合现阶段我国船舶法定检验模式、存在的问题及智能化发展水平,就如何加强互联网技术在船舶检验中的应用进行思考总结。