虚拟环境下船舶安全航行路径智能规划仿真

为使驾驶员能够识别出航道存在的危险,确保船舶航行安全,研究虚拟环境下船舶安全航行路径智能规划仿真方法。在虚拟环境下,基于船舶航道高程信息,利用连续极小泛函序列方法获取船舶航行航道等距网格数据,利用对象图像渲染引擎处理航道网格数据,得到航道地形模型。利用Solid Works软件,通过创建基准面、生成船舶船体型线以及构建船体曲面模型等过程生成船舶三维模型。根据生成的航道地形模型与船体模型,提出适用于三维空间路径规划的空间分层路径规划方法,通过逆向逐步搜索路径过程得到船舶安全航行路径规划结果。实验结果显示,该方法生成的航道地形与船体模型较为完善,路径规划过程中能够有效躲避固定障碍物与移动障碍物,既保障船舶航行安全性又确保航程最短。     

基于AIS大数据的南京长江大桥水域规律航迹研究

南京长江大桥水域通航环境复杂,安全风险高。掌握船舶航行规律,对桥区水运安全监管及航道优化具有重要意义。利用船舶自动识别系统（AIS）大数据,采用自动化并行航迹密度计算方法,识别出不同大小的船舶在不同水期的规律航迹分布,并结合多源数据分析其时空变化特征。通过研究发现大桥水域船舶航行总体符合航行规则;相比小型船舶,大型船舶航行更加规范,通过桥孔时位置更居中,和桥轴法向夹角更小,主航迹带与航道重叠度更高;洪季受水流作用影响,船舶航迹较枯季整体偏北,随水位降低呈逐步向南演变的趋势。     

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。     

海上高速航行船舶触礁距离实时计算方法

为了提高船舶航行安全性,并应对航行过程潜在碰撞风险,提出海上高速航行船舶触礁距离实时计算方法。通过航海雷达探测船舶航行环境中的礁石目标,确定极坐标系下的位置坐标后,将其转换地心垂直坐标系下,构建基于PLSTM-FCN的船舶航迹预测模型,从船舶自动识别系统中获取高速航行船舶历史位置、航速、航向、船舶长度、宽度以及吃水深度等AIS数据,将其作为模型输入,模型输出为船舶航行实时位置预测结果,结合礁石目标位置,完成触礁距离的实时计算。实验结果表明,该方法可预测船舶航行航迹,预测MSE值仅为0.002 2;可实现船舶触礁距离的实时计算,计算结果与实际距离误差介于0.77～1.55之间。     

计算机多媒体技术在船舶实体三维仿真中的应用

仿真技术给船舶航行带来了极大的便利,因此将计算机多媒体技术应用到船舶实体三维仿真中,通过仿真设计建造船舶模型、航行场景。该技术通过计算不同的船舶实体运动参数,建立船舶实体三维仿真模型,通过创建仿真场景,对船舶的航迹进行跟踪控制。实验结果表明,在4组复杂程度不同的仿真场景中,计算机多媒体技术能够控制船舶模型的航线安全。可见计算机多媒体技术,适用于船舶的三维仿真工作。     

基于Unity3D的船舶航迹三维显示系统

传统的船舶航迹三维显示系统存在数据处理速率低、三维显示精准度低的缺陷,为此提出基于Unity3D的船舶航迹三维显示系统。系统的核心部分是软件部分,所以主要对系统软件进行设计。根据系统的目的提出航迹三维显示系统的总体架构,将获取的船舶航迹参数进行处理得到ADS数据,然后对其进行颜色处理,并将处理后的数据存储为KML文件。采用Unity3D游戏引擎对三维显示背景进行搭建,通过数据信息子系统的建立与三维显示背景的搭建,实现船舶航迹三维显示系统的运行。实验结果显示,设计的船舶航迹三维显示系统的数据处理速率与显示精准度均比传统系统高出30%及20%,说明设计的船舶航迹三维显示系统具备极高的有效性。     

船舶航迹多变量间的流形依赖关系研究

船舶航迹多变量是反应船舶有效航行路线的数据之一,常规航迹多变量间的关系主要体现形式以二维平面为主,无法通过数据形式进行关系衡量,为此提出船舶航迹多变量间的流形依赖关系研究。构建线性流形关系模型,利用几何概念,将数据形式的航迹多变量进行实体化,推导出理论关系,使用变量条件约束,实现模型构建;通过模型计算得到船舶航迹角多变量间流形依赖关系,利用模型理论推导,分析出船舶迹多变量间流形依赖关系。实验数据表明,提出的流形依赖关系真实有效。     

山区航道定位数据特性分析及航迹融合纠偏*

实现船舶精确定位及航行状态远程实时监控,不仅对船舶的安全生产和任务执行情况做到实时跟踪、监管,还可通过航行轨迹回放协助事故追责及为船舶本身提供安全导航与避碰服务。通过采集大量山区航道中船舶接收北斗、GPS定位信息,分析数据特征,提取了速度、航向特征;综合两种定位方法的优点,提出了一套完整的信息融合方案,实现北斗、GPS定位信息的航迹融合纠偏。为内河山区航道船舶安全航行和监管通过了可靠的定位数据源。     

遗传算法在船舶运行轨迹大数据智能采集中的应用

针对当前舰船航迹数据采集方法信息更新速度慢、采集精确度低,无法满足海上航道信息采集要求的问题,提出了基于遗传算法的船舶运行轨迹大数据智能采集应用方法。分析和挖掘船舶航迹数据,得到船舶总体运行特征,优化航迹压缩算法,通过实时处理冗余信息并进行多层存储,噪声去除、插值和航迹分割大型船舶航迹数据,实现轨迹空间并行聚类,采用遗传算法简化航迹数据,得到多个块区域的点集合数据,并窗口化处理块区域,识别航迹通道边界,完成船舶航迹数据的精确采集。实验结果表明,所提方法的信息更新速度较快,能够有效提高采集精确度,满足船舶航行轨迹采集要求。     

基于AIS航迹拟合的船舶航迹带宽度计算与分析

船舶的航迹带宽度值反映了船舶在航行过程中偏离航迹线的程度,可以表征船舶的位置变化情况,能够为船舶通航安全研究和航道宽度设计等方面提供参考依据。基于AIS数据获取船舶位置点进行航迹拟合,并考虑风流压差的影响计算船舶航迹带宽度,与设计规范给出的值进行对比分析,为相关规范的进一步研究和发展奠定基础。