航行控制算法的智能评估架构设计

控制算法测试验证评估是确保智能船舶航行性能可靠性和安全性的关键。本文梳理了国内外智能评估技术的发展现状,以Transas船舶航行模拟器为船舶智能航行虚拟测试平台,进行航行控制算法测试评估。根据船舶直线段和弯曲段航行特征建立评估指标,提出航行控制算法智能评估系统的设计思路、框架结构和构建流程,初步建立虚拟仿真测试下的船舶航行控制算法智能评估体系,指出该智能评估系统所涉及的关键技术。基于以上研究,对船舶航行控制算法虚拟测试评估技术和未来改进方向进行总结。     

智能船舶航行系统测试的方法与体系

如何对智能船舶航行系统进行测试，是世界各国及相关国际组织在智能船舶发展过程中面临的一个重大挑战。在机器学习(Machine Learning, ML)、人工智能(Artificial intelligence, AI)等技术大量应用的背景下，传统的导航系统测试方法已难以有效覆盖智能航行技术的新特征。本文在概述与分析了智能船舶航行系统的功能特征和测试需求基础上，总结了现有智能系统测试方法的优缺点，提出了智能船舶航行系统测试思路和方法，并构建了一种以场景为中心，多种测试方法协同的智能船舶航行系统测试体系，旨在提高系统研发测试效率，促进智能船舶产业发展。     

船舶智能航行的物理测试平台设计及应用

受测试成本、安全性、可靠性等因素的制约,需要依托以模型船为载体的物理实验平台实现从虚拟仿真测试到全尺寸实船测试之间的过渡。本文基于“航行脑”系统体系架构设计思想,采用船-岸-云分布式监控与数据采集架构,研发由能源管理、感知、决策、执行、通信等模块组成的船舶智能航行功能物理试验平台,打造“求新”系列缩尺比自航船模。开展回转试验、Z形试验、单船自主循迹、船舶编队等测试,验证了系统的有效性,并提出未来改进方向。     

智能船舶技术发展与趋势简述

近年来,智能船舶技术已受到全球造船界与航运界的广泛关注。智能船舶以实现船舶及其配套设备、航行环境的智能化、自主化发展为目标,深度融合传统船舶设计与制造技术以及现代信息通讯与人工智能技术。通过从部分设备智能到全船智能系统、从内河到远洋、从单船智能航行到协同智能编队航行、从人机共融到远程自主的逐步发展,实现其以增强驾驶、辅助驾驶、远程驾驶、自主驾驶等为代表的阶段性功能,最终呈现智能航运新业态。     

面向智能航行的货船“航行脑”概念设计

提出"航行脑"系统的概念设计。该系统是服务于船舶智能航行的人工智能系统,由感知、认知和决策执行等3个功能空间组成。"感知空间"获取船舶在航环境和自身状态信息;"认知空间"根据感知的信息抽象出航行态势,实现自身状态辨识,最终基于人工驾驶记录和机器学习建立智能船舶驾驶行为谱;"决策执行空间"利用"感知空间"反馈的信息修正"认知空间"的态势认知,在驾驶行为谱的支持下实现对智能船舶的鲁棒控制。分析"航行脑"系统的"感知空间""认知空间"和"决策执行空间"等关键技术,并展望"航行脑"系统在智能货船上的应用,以实现货船的智能航行,达到减少配员、降低排放和提高船舶航行安全性的目的。     

吊舱式推进系统在实船上的集成应用和接口分析

对吊舱式推进系统在智能型无人系统母船上的集成应用和接口进行分析，对智能航行与远程控制系统的集成和智能航行与吊舱式推进系统的接口进行分析。阐述智能型无人系统母船的人工驾驶、智能航行和远程控制等操作模式及其控制逻辑，为类似智能船舶的设计与建造提供借鉴与参考。     

基于舱底进水监测与火灾报警的船舶智能分式损管监控系统

为解决船舶损害隐患问题,提高航行安全性和对损害的管制应变能力,提出智能分布式损管监控系统,对系统的功能、结构和工作原理进行分析与论述,建立以损管监控台为监控单元、以舱底进水报警装置、火灾报警装置和舷侧快速关闭装置为控制与保护单元、以传感器和执行机构为输入输出单元的分布式损管监控系统。详细阐述智能分布式损管监控系统的系统架构、工作原理和软硬件设计方案。系统联调试验及实船应用效果表明,该智能分布式损管监控系统可以解决船舶损害隐患问题,保证船舶在损管情况下的航行安全性。     

船舶航行稳性监控系统的设计

船舶航行稳性监控系统的设计,目的是为了实现集成智能船舶,达到航行稳性的自动控制。系统的设计方法是以微机控制为中心,通过压力电传感器、燃油驳油泵、淡水输送泵的自动启停控制、集成报警系统和CAN总线数据传输等组成的。控制系统主要包括硬件开发和软件逻辑设计两部分,监控系统的功能是程序设计和控制参数之间的逻辑设计来实现。船舶航行稳性监控系统的设计就是利用现代网络技术、报警监控和集成智能技术进行设计,解决船舶航行稳性问题,通过对小型船舶模拟实验进行测试,效果比较好。使船舶的航行更加智能、更加安全,具有实际参考意义。     

基于航行数据的船舶航行油耗模型建立方法

准确评估船舶的能效表现是研究船舶性能、优化船舶能效的基础。为准确评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响和船舶的能效表现,以某超大型散货船为研究对象,基于船舶智能能效综合管理系统获取大量船舶航行数据,通过数据处理和特征工程找出影响船舶航行油耗的因素,采用人工神经网络建立船舶航行油耗模型。采用该模型预估船舶在一段航程中的总油耗量,验证该模型在评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响方面的有效性。此外,采用该模型对航程和转速进行优化,验证该模型对能效优化的可行性。     

智能船舶海上试验场建设现状及发展趋势

我国智能船舶面临较好的发展形势,船舶智能化、无人化将是船舶未来发展的主要方向。我国船舶工业和航运界在智能船舶领域进行了探索与研究,相关科研项目正在积极开展。智能技术工程化应用初显成效,已形成一定的技术积累和产业基础,基本与国际先进水平保持同步。但总体而言,全球智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段,智能船舶标准体系、测试与验证体系亟待建立,智能技术工程化应用十分有限,相关国际海事公约法规研究刚刚起步。因此,急需建立大型智能船舶综合测试与验证海上试验场,实现复杂海况下智能船舶航行与作业能力验证,为智能船舶技术发展和智能船舶运营无人化提供有力保障。本文对国内外海上试验场发展现状进行介绍,并对面临的机遇与挑战进行了探讨。建设国家级的智能船舶海上试验场对提高我国航运智能化、安全、营运效率,降低航运成本具有重要意义,将大力促进我国船舶产业智能化升级,提升我国船舶制造和航运市场的国际竞争力。     

跨海大桥桥区航道智能助航系统研发

跨海大桥桥区航道是典型的船舶航行受限水域,船桥碰撞安全风险大,桥区航道智能助航技术有助于提高桥区航道安全保障水平。分析了桥区航道通航风险因素以及水文气象分布规律,按通航规则将水域划分为预警、警戒、航道等不同区块,构建了桥区航行的船舶动态领域风险辨识模型。研发了自主检测船舶动态并向其播发防撞预警信息的装置,以及自动管理和运行软硬件设施的桥区航道船舶避碰智能助航系统。该系统已应用在福建省平潭海峡大桥桥区航道,有效改善了桥区水域的航道通航安全形势。     

智能货运船舶研究现状与发展思考

智能货运船舶是涉及船舶设计、动力组成、状态感知、信息处理、通信控制、风险辨识、人工智能等多学科交叉的研究领域,其发展旨在使水路运输更安全、更环保、更经济。首先,分析货运船舶自主控制与决策的特点与难点,阐述国内外智能货运船舶的研究现状;然后,从智能航行、智能机舱和远程驾驶等技术方面,展望未来智能货运船舶的发展方向;最后,提出发展智能货运船舶的几点思考。     

智能新能源船舶的概念及关键技术

绿色和智能是当前船舶技术的发展趋势。文章首先提出了智能新能源船舶的概念,并介绍了智能新能源船舶的内涵、特点和系统构成;然后,从船舶航行、动力和推进3个方面分析了智能新能源船舶的关键技术;最后,对智能新能源船舶的未来发展进行展望。研究结果可为船舶的创新研究提供技术支持,引领船舶技术转型升级的发展方向。     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围.实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能.分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望.     

便携式长江航运综合信息系统

针对长江航运中出现的新问题,为提高航运安全性和管理的智能化水平,提出了一种基于PDA设计的航运综合信息系统解决方案。该系统由3个层次(航管中心、航船助理、船况代理)组成,综合利用了嵌入式、数据库、现场总线、GPS、GIS、GPRS、多媒体、传感器等多种技术,能实现对长江在航船只的导航、监控、管理、通信等功能。系统的硬件结构和软件功能界面经测试表明该系统使用非常方便,具有很多优点,为实现长江航运的智能化提供了一种很好的思路。     

航标智能化管理系统研究与设计

航标智能化管理系统研究是推进智慧化航海保障服务体系的重要举措。在系统发展趋势与业务需求分析基础上,整合现有软硬件平台,设计了面向内部管理、海上监控、对外服务三大服务领域的航标智能化管理系统,并探讨了业务数据平台与应用功能平台的实现方法。文中研究成果对于构建与推广智能化、标准化、一体化的航标智能化管理系统,具有重要的参考价值。     

智能船舶技术和无人驾驶技术研究

智能船舶概念的兴起以及智能船舶技术的日益发展,已使船舶智能化成为全球航运的大势所趋。文中结合中国船级社今年3月正式发布的《智能船舶规范》,具体介绍了智能船舶技术的六大功能模块(智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台)的主要功能、技术要求,以及实现无人驾驶技术的主要功能和实现难点,对相关技术人员依据《智能船舶规范》进行设计、制造智能船舶方面具有一定借鉴作用。     

船舶自主航行关键技术研究现状与展望

船舶自主航行作为智能船舶的显著特征,日益受到工业与海事企业的关注。为把握船舶自主航行现状和发展方向,开展相关关键技术研究调研与综述。分析近三年国内外船舶自主航行技术的发展现状,针对航行态势感知、认知计算、避碰决策、航行控制、赛博安全等关键技术,剖析其技术内涵、研究现状与应用情况。针对智能航行关键技术现状与技术需求,从态势感知、认知与决策、控制与安全3个方面对船舶自主航行的未来发展进行了展望。     

集装箱智能码头系统设计

针对劳动力成本增加、集装箱船舶大型化、装卸设备自动化的现状,以及集装箱码头高效、智能、安全、绿色的发展需求,基于工艺规范化、可视化、物联化、协同化、智云化策略,梳理集装箱码头软、硬件系统关键技术,并对目标码头进行智能化系统架构、功能和工艺流程设计。本设计规避了现有研究在整个码头系统设计时只针对某一作业环节、缺乏各子系统间相互影响考量的问题,旨在解决码头子系统作业解耦问题,对集装箱智能码头系统建设具有指导意义。