基于反地理编码服务的内河船舶轨迹停留语义信息提取

由于内河水域电子航道图在完整性和及时性方面的不足，传统依赖电子航道图的船舶轨迹停留点挖掘方法在准确率和效率方面受到限制。在线地图资源蕴含着大量的地理空间语义信息，能为船舶活动轨迹提供丰富的地理关联解译。综合利用互联网中的地图数据服务，提出一种基于反地理编码的内河船舶轨迹停留语义信息提取方法。识别船舶在港口、码头等区域的轨迹停留段，提取每段的停留中心点；利用在线地图的反地理编码服务获取停留中心匹配的区域集合，计算每个区域的船舶停留特征；基于关键字对多个区域进行融合，生成船舶轨迹的停留语义信息。利用2018年7月—2018年8月长江区域船舶的真实轨迹数据进行试验，结果表明：该算法能有效地提取船舶轨迹的停留语义信息，平均准确率达到94%以上。     

基于大数据分析的船舶交通特征统计分析

为了降低现阶段船舶交通特征统计分析数据的离散度,提高统计分析质量,提出了基于大数据分析的船舶交通特征统计分析方法。根据数据挖掘结果进行数据初步处理,获取船舶交通数据极值以及样本差和方差,根据当前船舶交通数据流进行数据卡方拟合和分布拟合,获取拟合曲线和曲线函数,根据拟合曲线的实际特征值确定当船舶交通流理论特征值,并在理论特征值中添加边界条件,利用边界矩阵获取实际特征数据集合,实现船舶交通特征统计。仿真实验数据结果表明,应用设计方法统计的船舶交通特征值,极差数据降低了29%,标准差降低了35%,可以有效降低数据离散。     

基于最小二乘算法的船舶航行轨迹控制研究

为保证船舶一直按照既定的轨迹航行,避免发生碰撞事故,进行船舶航行轨迹控制具有重要的现实意义。为此,基于最小二乘算法进行船舶航行轨迹控制方法研究。该研究前一部分获取AIS系统中的船舶航行实时数据,得到船舶航行位置,后一部分利用最小二乘算法,并结合前一部分获取的数据,预测船舶航行角度和方向,控制船舶航行。结果表明:1)整体来看,实际航行轨迹线路与预期航行轨迹线路之间的拟合优度为0.984 7,比较靠近1,说明船舶航行实际轨迹符合预期。2)局部来看,通过对比10个不同节点处的航行速度和航行方向,误差比较小,说明所研究方法的航行轨迹控制效果较好。     

应用双向递归神经网络的船舶轨迹修复迭代算法

为了解决船舶轨迹修复算法修复效果差、修复偏差大的问题,应用双向递归神经网络实现船舶轨迹修复迭代算法的优化设计。从位置坐标和速度2个方面转换收集的船舶轨迹数据,判定当前轨迹是否存在缺失或异常。以已知端点加速度的计算结果为输入项,应用双向递归神经网络得到实时船舶轨迹的预测结果,最终完成对船舶轨迹的修复。通过测试实验发现设计修复方法得出的轨迹位置与理想轨迹基本重合,且修复后的速度和航向偏差分别为0.1 km/h和0.1°,满足设计与应用要求。     

海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型研究

针对传统船舶发动机故障检测数学模型故障检测速率较低的问题,提出一种海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型,在海浪载荷干扰下对船舶发动机进行振动测量,提取船舶发动机的时域故障特征,通过测量获取船舶发动机转子系统的3阶、2阶、1阶临界转速以及轴向转子的固有频率,对船舶发动机的频域故障特征进行提取,利用获取的时域故障特征数据与频域故障特征数据建立船舶发动机的故障检测数学模型,实现船舶发动机的故障检测。为了验证建立的数学模型的故障检测速率较高,将该模型与基于线性分段方法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常检测算法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常子序列的船舶发动机故障检测数学模型进行对比实验,实验结果证明该模型的故障检测速率最高,说明该模型更适用于船舶发动机的故障检测。     

大雾天气海上船舶交通异常挖掘识别方法

传统船舶交通异常识别方法在大雾天气环境下,存在挖掘算法对船舶轨迹异常状态辨识度降低的问题。通过分析发现,原因在于传统方法中没有引入大雾天气对船舶轨迹检测信号的扰动变量,导致轨迹检测数据与挖掘算法之间出现数据断链,降低了数据挖掘的识别效果。因此,提出大雾天气海上船舶交通异常挖掘识别方法分析。首先通过LSTM算法,将大雾天气扰动特征代入挖掘神经网络,获得带有大雾扰动特征神经网络;接着,根据大雾扰动特征建立混合高斯船舶轨迹模型,为交通异常识别提供基础数据;然后,通过Spark分布式挖掘算法,完成对船舶交通异常数据的挖掘识别。通过仿真实验,对传统挖掘识别方法与提出方法效果进行多组数据对比,证明提出挖掘识别方法的有效性。     

模糊关联挖掘算法在船舶操纵运动模型中的应用

首先将获取到的连续数据运用模糊C均值聚类算法离散化;然后将离散化的数据进行模糊关联挖掘;最后利用船舶中Z型实验时间序列验证船舶操纵模型的可靠性。实验结果表明,在存在环境干扰的情况下,预测航向偏差曲线更平滑,更能反映船舶操纵运动情况。     

长江口深水航道整治效益分析 ——以船舶通航变化为例

根据VTS和AIS船舶数据记录,利用AIS船舶航行轨迹线分析及流量统计软件,对长江口深水航道建设不同时期 的船舶流量、船舶货运量及船舶的实际吃水情况进行统计分析,从而为深水航道建设带来的航运经济利益推算提供基础数据。     

基于粗糙集的船舶主机轴系故障诊断

船舶主机轴系的故障诊断对船舶正常航运具有重要意义.将粗糙集理论应用到船舶主机轴系故障诊断中,建立了基于粗糙集的船舶主机轴系故障诊断模型.采用NaiveScaler方法对故障数据离散化处理,利用基于属性重要度的启发式算法进行属性约简,获取故障诊断相关规则.算例验证了该模型的有效性.     

基于RNN-LSTM的船舶运动轨迹预测

针对船舶轨迹预测精确性与实时性的需求，从数据层面探究影响船舶航行轨迹的特征，通过相关性分析确定网络的输入，提出结合循环神经网络-长短期记忆（Recurrent Neural Networks - Long Short Term Memory，RNN-LSTM）的船舶航行轨迹预测模型。通过船舶Z形试验相关数据与实船实际航行数据对网络模型进行训练，并对未来船舶航行轨迹进行预测。对未来轨迹的预测值与实际值进行对比。结果表明，模型预测误差小，验证该方案在船舶轨迹预测中的实用性和有效性。