基于 AIS的内河船舶油水分离器远程监管系统实现

为解决我国内河船舶含油污水违规排放问题,在分析我国内河船舶非法排放油污水现状的基础上,提出了1套基于AIS的内河船舶油水分离器远程监管系统。该系统采用基于ARMCortex-M 3内核32位单片机来实现对船舶油水分离器运行状态信息的采集,并对采集的运行状态信息进行分析、处理和显示。系统将采集到的运行状态信息通过A IS广播消息实时地向海事部门广播的同时,还通过单片机SDIO接口保存到 SD卡内。在远程监控端,利用 VS2010平台开发的程序实现了对A IS广播信息的解码显示和船舶排放违规的识别,同时实现了对船舶端的远程监管。系统能够实时监控并记录船舶含油污水排放行为,在一定程度上提高了海事部门监管监测能力,改善我国内河船舶含油污水排放现状。      

基于J1939协议的重型车OBD诊断仪软件设计

J1939协议是国标规定的柴油车的OBD协议,外部诊断设备要与车辆通信,必须满足J1939协议的要求。文章对一种基于J1939协议的诊断仪的软件设计进行了说明。分析了J1939协议报文的特点,对请求报文的发送,广播报文的接收,多帧报文的传输协议,故障码的解析等进行了实例说明,并设计了整个程序处理流程。实际使用中能正确读取车辆数据,实时性好。     

基于船舶A IS数据的桥区水域通航饱和度研究

为分析内河通航情况,评价桥区水域航道饱和程度,研究不同船舶领域模型对航道饱和度评价造成的影响,构建了基于船舶A IS数据的通航饱和度模型.通过大量历史船舶A IS数据分析,计算了船舶交通流量、通航密度、通过能力等参数,基于停船视距船舶领域构建了通航饱和度模型,提高了饱和度计算精度;分析了饱和度随时间的变化特征,并提出了最大饱和度等评价指标.以长江中游武汉河段桥区水域为例,研究近三年桥区水域通航饱和度用以验证.结果表明,长江中游桥区水域通航饱和度平均约为20% ~30%;武汉长江大桥附近饱和度最大可达53%,与实际较为相符;基于藤井船舶领域模型相比停船视距船舶领域模型计算所得的通过能力值高76%,饱和度低43%.采用停船视距船舶领域计算所得饱和度随区域交通流特征而变化,相比于传统方法更加精准.      

基于LabVIEW和J1939协议的CAN总线通讯平台构建

使用NILabVIEW软件开发平台和PXI模块化仪器系统中的CAN通讯模块,创建过滤识别J1939协议报文标识符ID及多帧报文按协议格式解析接收和封装发送的设计方法,构建基于J1939协议的CAN总线通讯平台,完成整车电环境半实物仿真、发动机台架试验CAN总线信息的收发解析、存贮及实时显示。     

基于CAN总线的停车位检测器设计与实现

为提高停车位信息采集的实时性与可靠性,利用CAN总线通信技术设计并实现1种感知停车场车位空满状态的检测器.提出车位检测器总体技术架构与硬件组成,分析软件设计流程、车位检测优化算法、以及通信报文协议,并给出具体实现方案.通过对100个设备节点进行组网测试,结果表明:检测器的车位状态判定准确率大于98%,车位信息报文上传时延小于1.5ms,丢包率小于1%.      

基于Geodatabase的"数字公路"基础信息平台数据库研究

建立“数字公路”基础信息平台是实现高速公路信息化和可视化管理最重要的基础支撑,基于G IS技术的高速公路基础信息数据库是“数字公路”平台的核心内容。重点介绍了在A rcG IS软件平台上,直接利用公路设计数据建立“数字公路”基础信息平台数据库的过程与方法,以及在G IS数据库设计中的关键内容与技术。     

CAN报文实时性提高分析及改进

随着汽车电子功能的增加,功能需求对报文实时性需求高与报文传输延时大的矛盾越来越突出。为了研究传输延时影响因素,本文建立了最大传输延时模型,并基于位填充(含报文间隙)、网络任务及其他调度周期等方面进行分析和测试。结果发现:网络负载越高,报文传输延时越大;新增报文优先级越高,对原整车网络报文传输延时越大。故在网络设计时,需降低网络负载,新增零件采用低优先级报文;在满足零件功能需求时,适当增大报文周期超出阈值。     

NTRIP协议在公路勘测工程中的应用

论述了"通过网络传输协议进行导航数据传输"(NTRIP)协议的框架,并通过请求/响应报文的示例分析了系统工作原理。以国道208改建工程为例,介绍了NTRIP系统各部分的配置,实现了差分数据的实时传输地面点定位。     

基于OSPF协议的路径诱导系统

路径诱导系统是智能运输系统最具代表性的一个功能子系统。本文设计了一种基于Internet目前广泛使用的OS-PF(Open Shortest Path First)路由选择协议的诱导系统。该系统由交通网络和相应的诱导数据网络组成;数据网络系统包括带有无线接入单元的交叉口诱导设备和连接诱导设备的数据链路。交叉口诱导设备之间通过泛洪过程交换实时的路段状态信息,使用最短路算法计算诱导方案。车载诱导单元使用IEEE 802.11无线局域网协议通过无线接入单元找到距离最近的交叉口诱导设备,通过发送路径请求报文和接收路径应答报文获得最短路径。分析表明,基于OSPF协议的路径诱导系统具有收敛快、可靠性强、可扩充性好以及成本低等特点。该方法为我国交通流诱导系统的研究提供了新的思路。     

CAN总线网络传输的延时优化研究

为减小CAN总线网络延时对传输速率的影响,提出了一种报文偏移量补偿与标识符优化的混合优化方案.首先定义总线网络传输延时,研究了表征CAN总线网络数据传输延时的主要指标,然后设计了报文分段与编码方案优化方法和延时报文的偏移量补偿方法,最后采用二者相结合的方案改善延时情况,并利用Symtavision软件分别对优化前、后C...     

基于船标岸一体化技术的内河信息服务关键技术研究

针对内河水上交通主要要素的特点,提出了基于船标岸一体化技术的内河航路信息服务体系框架,并着重分析了其中的信息感知层和信息交互层结构等关键技术。通过对水上交通状态所涉及信息种类的讨论,提出了船标岸协同下的内河水上交通状态感知体系的信息结构,并分别分析了它们在船标岸一体化技术下的感知方法。对内河水上交通信息交互技术进行了研究,在内河水上交通信息交互系统框架基础上分析了信息传输和数据管理的实现方式,分析认为基于船标岸一体化技术,构建内河航路信息服务体系是可行的,可以极大地促进水上交通管理向信息化、网络化、集成化、智能化方向迈进的步伐。     

典型车联网基本安全消息机制分析

车联网基本安全消息的生成和传播是影响车联网安全应用及智能网联汽车有效性、可靠性的关键因素。在分析车联网基本安全消息基本定义的基础上,对国内外当前LTE-V2X、车载环境下的无线接入(Wireless Access in the Vehicular Environment,WAVE)等多种典型的车联网通信协议体系结构框架和现行标准体系进行分析阐述。明确了不同车联网通信协议的载波频段和信道划分,基于不同车联网标准协议给出了车联网基本安全消息的标准化数据格式。围绕车联网基本安全消息机制中涉及的发送频率、发送功率参数设定,以及基于交通感知的动态车联网基本安全消息动态生成和传播机制的研究现状进行了分析。     

内河船舶AIS网络通信性能研究

随着船舶数量的日益增长,密集通航水域AIS系统的信道负载迅速增大,出现系统时隙冲突、信道拥塞、AIS网络通信异常等现象,导致AIS应用的可信度降低,成为船舶航行安全的隐患.为了更为精确、及时地反映AIS网络通信性能的实际状况,基于AIS综合应用平台实时监测AIS网络通信性能指标,以长江武汉段AIS数据为基础,选取一周的指标监测数据,从网络容量、网络信道负载率、网络吞吐率、网络阻塞率、网络利用率5个方面对该水域AIS网络通信性能进行评价分析,并通过仿真研究了AIS网络通信性能的变化趋势和极限状况.研究结果表明现阶段长江干线武汉段AIS网络信道负载率在15%左右,吞吐率接近100%,通信性能良好.随着船舶数的增加,网络信道负载率达到60.5%时,出现AIS网络通信阻塞现象,并得到通信阻塞时13种运动状态下的船舶数分布.研究结果客观、准确地反映了研究水域的AIS网络通信性能,为内河海事主管机关监控、管理、调控AIS系统提供技术支撑.      

基于船舶行为的武汉长江大桥水域货船通航规律研究

内河桥区是水上交通事故的多发水域,为保障船舶通航安全、预防和减少事故的发生,从船舶行为的角度来对船舶自动识别系统(AIS)数据开展研究,以航速和航向角作为船舶行为特征来分析上下行和水期因素对其的影响.通过对各影响因素条件下的特征数据分别采用正态分布和对数正态分布拟合,发现后者能更准确描述航行规律;同时以航速、航向角区间散点比例的统计结果来量化各因素的影响.研究表明,货船航速在下行时受枯水期影响相对明显,航速整体倾向于向较高航速区间[7,9]kn转移;货船航向角在上下行时受洪水期影响较大,其中货船上行时航向角具有增大的趋势,而下行时具有相反的趋势.      

AIS航标在东海海区的设置及其应用分析

AIS航标是集通信技术、网络技术和信息技术于一体的新型助航系统。基于AIS的技术优势和功能,我国东海海区已经设置了60余座AIS航标,主要对其应用领域和前景进行了一定的分析和探讨,为船舶航行安全和海洋环境保护发挥突出作用。     

内河水上危险货物集装箱运输监测系统研究

水上危险货物集装箱监控系统应具有水上危险货物集装箱状态监控信息采集、预报警、信息远程传输、远程监控与应急决策支持等功能,其框架应为4层架构,即信息采集层、现场监控层、信息传输层、远程监控层。文中分析了构建内河水上危险货物集装箱运输监控系统的关键技术,设计了信息采集与传输层的硬件电路,提出了开发远程应急管理系统的支撑技术与决策模型方法。     

基于随机森林算法的内河船舶油耗预测模型

准确的船舶油耗预测模型是船舶实现各项航行优化措施的基础.以长江干线某旅游船为研究对象,通过安装信息采集系统获得了大量的船舶实时营运数据.通过理论分析得出影响船舶油耗的主要因素为风速、风向、水深、水流速度和船舶航速;改进了随机森林建模时参数的设置方法,提出一种变量的重要性测度方法;对去噪处理后数据进行系统抽样并进行归一化处理,得到建模的样本数据;把样本数据按0.7∶0.3的比例随机分为训练样本和测试样本,对训练样本采用随机森林(RF)算法建立油耗预测模型;通过模型预测测试样本的油耗值,与实测数据对比,结果显示预测误差低于6.8%,优于BP神经网络与支持向量机(SVM)的预测结果;分析模型中各变量的重要性顺序为:航速>水流速度>水深>风速>风向,利用偏相关分析得到了单个因素与油耗间的定量关系.      

交汇水域船舶轨迹预测与航行意图识别

针对典型水上交通场景交汇水域，研究了1种数据驱动的船舶轨迹预测与航行意图识别方法。设计CNN+LSTM组合神经网络，通过学习交汇水域船舶的历史轨迹，以CNN+LSTM网络为编码器提取其通航环境及船舶航行时空特征，LSTM与全连接层为解码器同步输出未来时段内船舶轨迹序列和航路选择，从而形成船舶轨迹与航行意图识别模型。同时，引入Dropout网络结构描述该模型的预测不确定性，采用随机关闭CNN+ LSTM核心网络部分神经单元的方式，以相同轨迹序列作为输入获取多组相近的预测结果，根据其统计均值与方差对船舶轨迹预测的不确定性进行量化。以美国沿海某交汇水域公开AIS数据为对象开展实验，创建了该交汇水域船舶航行轨迹数据集，以输入时长60 min，采样频率3 min作为输入条件，Dropout值取0.5，实验结果表明:所提方法对未来60 min时段内的轨迹预测误差为3.946 n mile，航行意图识别准确率达87%，不确定性估计覆盖率达85.7%。与LSTM预测方法相比，当船舶操纵性发生改变时，所提CNN+LSTM模型的轨迹预测误差降低了31.6%，而且兼具船舶航行意图识别及预测不确定性估计能力，有利于智能航行与海事监管技术发展。      

多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法

轨迹聚类在船舶行为分析与海事监管等领域发挥着重要作用。船舶轨迹存在长度与采样率不一致、结构差异明显等特点,在大范围水域难以实现大量船舶轨迹的高精度与快速聚类。针对该问题,在利用船舶自动识别系统获取海量船舶历史航行数据的基础上,提取与船舶航行行为、船舶交通密度相关的位置特征点,进而提出了多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法。针对船舶航行时在大多数情形下具有保向、保速的特点,采用数据压缩的方法捕获船舶航行状态以及船舶航向发生显著变化的轨迹点,作为船舶轨迹结构特征点;针对目标水域中某些特定区域常存在船舶交叉会遇的情形,利用概率密度估计法分析船舶交通流的空间分布特点,并提取船舶会遇局面下的轨迹点,作为船舶交通流特征点;为剔除2类特征点中的异常值,采用密度聚类算法对特征点进行聚类,进一步提高特征点提取的可靠性,并将聚类结果中每类特征点的中心作为代表性特征点;统计途经代表性特征点的船舶轨迹分布情况,将具有相似分布的船舶轨迹视为同一类。实验结果表明:相比于常用的K-medoids聚类、层次聚类、谱聚类和DBSCAN等方法,提出的轨迹聚类方法在成山头水域、长江口南槽水域及舟山水域等典型区域均可获得优异的聚类结果;在上述典型水域,平均轮廓系数分别提升约53%,71%,63%和41%,戴维森堡丁指数分别降低约57%,67%,63%和45%;同时,此方法可平均降低约56%的聚类时间,显著提升了船舶轨迹数据聚类分析的效率。