桥区水域船舶安全通航系统研究

在桥区水域安全环境评价及船舶安全通过桥梁影响因素分析的基础上,提出采用GPS、无线网络、嵌入式和预测控制等技术,建立自动识别船舶航行轨迹和引导船舶航行的桥区水域安全通航系统,主动防止和避免船舶撞击桥梁事故的发生。     

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。      

船舶导航与海洋运输安全的发展动态与展望——TansNav 2017国际会议综述

船舶安全、智能、高效航行一直是船舶行业各领域不断追求的目标,第12届船舶导航与海洋运输安全会议 (12th International Conference on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation)的召开致力于推动船舶航行安全化、智能化和高效化的发展进程.通过对该国际会议的大会报告内容及会议论文的信息统计与分析,从船舶航行优化的角度出发,探讨了该领域的研究热点问题,包括船舶避碰、船舶领域、人因可靠性、智能船舶和能效优化等,并阐述了相关理论及技术在船舶航行优化方面的应用情况.最后,论述了船舶航行安全、智能化和能效优化等方面存在的挑战,并指出了航行安全管理与决策系统研制、航行脑系统的开发、智能能效管理与基于大数据的船队能效优化等研究将是未来船舶航行优化的主要研究方向.      

北极东北航道船舶行为特征分析

北极东北航道开发和利用,对北极水域船舶通航安全管理提出了更高的要求.采用数据挖掘技术对2015—2017年北极东北航道船舶自动识别系统(AIS)的数据进行了处理与分析;采用Douglas-Peuker算法,对海量船舶AIS轨迹数据进行抽稀与验证;然后利用KD-Tree、DBSCAN和族心确认算法,对海量船舶AIS轨迹点进行了时空聚类分析;成功提取了船舶类型、船旗国、船舶轨迹、船舶密度及船舶速度等船舶行为特征,探索研究了船舶行为特征对于北极东北航道能源、环保及海上交通服务的作用与意义.研究表明,北极东北航道航行船舶以渔船和货船为主,船旗国以靠挪威和俄罗斯籍为主,船舶活动区域集中在巴伦支海与挪威海,主航道主要以8~15 kn速度航行.      

船舶运动模型参数辨识研究综述

创建精确且可靠的运动模型是有效分析船舶操纵性和保障船舶智能航行的关键。相较于常用的船舶运动建模方法（包括经验法、试验法、计算流体动力学数值法），参数辨识技术是1种实用有效、迁移性强的建模手段，但因受到诸如船舶强非线性运动特性、时变耦合的环境干扰、内外多重不确定性等众多复杂因素的影响而面临极大挑战。围绕船舶运动模型参数辨识技术的4个核心内容，即最优输入设计、船舶运动数学模型、参数估计算法、辨识模型测试验证，重点梳理了富含操控特性的激励数据获取、多型船舶运动模型、经典-智能-混合参数辨识方法、辨识模型评估方法相关的研究现状，剖析了噪声干扰、参数漂移、参数时变、评价指标选取等主要问题，发现面对操纵与航行特征复杂的船舶，获取覆盖广域运动特征的高质量数据仍无较好方法，参数漂移现象与模型复杂度紧密相关，且无法完全避免。面向数据高质量化、辨识实时性、航行场景复杂化等的发展要求，对船舶运动模型参数辨识技术在船舶操纵运动数据获取与处理，如鲁棒估计与信息融合、鲁棒在线参数辨识、多新息智能算法、复杂场景下的船舶运动辨识建模如受限条件下船舶运动辨识建模等重点方面进行了展望。      

船舶能效数据清洗方法研究

船舶能效数据清洗对于建立准确的船舶能效模型,提高船舶能效计算和分析的准确度,指导船舶节能航行具有重要意义.对船舶能效数据的故障特征进行了分析,运用阈值理论、船舶航行关联理论对故障数据进行了识别,运用插值法和灰色关联理论方法对水深、对水航速以及主机油耗数据中的异常数据进行修正,并且根据数据错误特征和数据清洗方法制定了船舶能效数据清洗流程,以内河邮轮"凯娅号"船舶上安装的船舶能效数据采集系统采集到的能效数据为研究对象,对数据清洗结果进行了分析.结果表明,水深数据修正值与实测值平均误差为1.58%,油耗数据、对水航速数据修正值与实测值平均误差为2.8%,1.5%,误差较小,能够满足后续建模以及数据挖掘等工作.      

破冰船护航条件下的船舶安全域划分方法

在高纬度地区的冬季,由于海冰的原因船舶航行变得较为困难,往往无法自主航行,需要破冰船进行护航和引导.在破冰船护航的狭窄冰道中,破冰船及跟随船之间存在一定的碰撞风险.因而,探究破冰船与跟随船之间安全距离与相对速度之间的相互制约关系,对破冰船护航下的船舶安全域进行划分是研究的重点.有别于传统开放水域安全模型,该研究对冰区船舶航行的最小静态安全距离进行了定义,并结合实际案例进行了安全域的分析.并将高斯混合分布的EM聚类算法应用于适合冰区护航中不同航行状态下的船舶安全域的划分.研究结果表明通过对船舶速度和安全距离数据的研究能够较好的区分出船舶的安全域,对破冰船护航下的安全航行操作提供了参考.      

本期导读

<正>内河航行船舶进行目标提取及特征值计算,是船舶航行监控及船舶交通流参数测量的基础。文中主要介绍:1将背景差分法与大津法相结合,提出了1种新的船舶目标提取方法,对不同天气、不同角度下内河在航船舶目标进行提取;2提出了基于圆环划分的特征值算法,通过此算法计算所得目标船舶的特征值。验证结果表明,基于背景差分结合大津法可实现船舶目标提取,所得船舶轮廓较为清晰,并具     

北极航道的船舶组合导航方法

为解决新开辟的具有重要经济价值及战略意义的北极航道船舶航行安全保障问题,建立适用于北极航道的船位推算导航模型.在获取精确的初始船位前提下,利用航向、航速连续推算船舶船位,同时利用卡尔曼滤波修正累积推算误差,以获取高精度、高可靠性的推算船位.针对高纬度下的陀螺罗经航向误差较大的问题,采用卫星罗经或光纤罗经替代陀螺罗经;而对卫星定位信号异常而无法获取船位的问题,提出了自动雷达定位技术.在GPS正常时,选择GPS卫星罗经+GPS滤波的组合导航方案;在GPS异常时,选择光纤罗经+自动雷达定位滤波的组合导航方案,可为船舶在北极航道航行提供连续、准确、可靠的导航定位保障.研究结果表明,前者得到的推算船位与GPS实测船位的误差很小,均差在4.5 m左右;后者可为船舶提供2 h推算误差在50 m以内较高精度的船位.      

海冰影响下船舶北极水域航行风险评估方法

北极东北航线的开通大大缩短了亚洲至欧洲的航行距离,而海冰是船舶北极航行的主要威胁.针对海冰影响下船舶北极水域航行风险研究,提出基于客观监测数据的贝叶斯动态风险评估方法.通过分析船舶北极水域航行所面临主要风险因素,基于控制理论构建北极东北航道船舶航行风险评价模型.在此基础上,结合贝叶斯网络评价分析方法,根据北极水域海冰动态监测数据,实现船舶北极航行动态风险评价研究.以"永盛轮"北极航行为研究对象,对所研究航线上的航行风险变化进行仿真.评估结果表明,所提方法可实现对船舶北极水域航行风险的动态评估,并突出海冰冰情对船舶极地航行风险的影响,其中,完全无冰和完全有冰状态下的航行风险差值达0.14,模型灵敏性高.      

Changements institutionnels et efficience de l’affrètement au voyage dans le transport fluvial de marchandises

VNF’s statistical data shows a remarkable resilience of inland navigation in France during the recession. Yet at least part of the profession is in crisis: the independent barge operators are now likely to be close to bankruptcy. The small independent barge owners who are the key players in the fully liberalized spot market since 2000 bear the brunt of low prices resulting from a destructive competition which is exacerbated in recession. Transaction costs associated with this new institutional environment exacerbate this procyclical behaviour detrimental to the entire profession. Based on insights from transaction costs economics, the article assesses the conditions of efficiency of voyage charter in the spot market. It analyses these costs through a transactional review of the history of the voyage charter modalities and thereby leading to recommendations to improve organization and efficiency of this market segment.     

基于GPS、GIS与GSM开发车辆监控调度系统的研究

论述了基于GPS、GIS与GSM开发车辆监控调度系统的主要内容与关键技术，包括车载GPS定位数据处理、GIS中用于车辆监控调度的电子地图的制作方法、数据通信等。最后结合实际开发工作给出了实现系统主要功能的编程思路。     

Measuring Truck Travel Time Reliability Using Truck Probe GPS Data

Truck probe data collected by global positioning system (GPS) devices has gained increased attention as a source of truck mobility data, including measuring truck travel time reliability. Most reliability studies that apply GPS data are based on travel time observations retrieved from GPS data. The major challenges to using GPS data are small, nonrandom observation sets and low reading frequency. In contrast, using GPS spot speed (instantaneous speed recorded by GPS devices) directly can address these concerns. However, a recently introduced GPS spot-speed-based reliability metric that uses speed distribution does not provide a numerical value that would allow for a quantitative evaluation. In light of this, the research described in this article improves the current GPS spot speed distribution-based reliability approach by calculating the speed distribution coefficient of variation. An empirical investigation of truck travel time reliability on Interstate 5 in Seattle, WA, is performed. In addition, correlations are provided between the improved approach and a number of commonly used reliability measures. The reliability measures are not highly correlated, demonstrating that different measures provide different conclusions for the same underlying data and traffic conditions. The advantages and disadvantages of each measure are discussed and recommendations of the appropriate measures for different applications are presented.     

由GPS接收机CMC数据向RINEX数据的格式转换

智能车辆定位导航系统(IVLNS)是智能交通系统(ITS)的核心组成部分,能对提高管理效率与运行能力、增加车辆安全、减少交通阻塞、加快交通事故处理与援救、减少环境污染等方面产生巨大影响。而在运用GPS智能车辆定位导航系统中,将GPS接收机接收的原始二进制文件进行分析整理,进而转换为便于编程解算的纯ASCII码文件是其整个流程的基础和前提,本文将针对具体的ALLSTARGPS接收机,介绍从原始二进制文件向标准RINEX数据格式文件的转换以及其软件实现。同时,这也将对其它原始数据格式向RINEX格式的转换具有重要的指导意义。     

A weight-based map-matching algorithm for vehicle navigation in complex urban networks

A map-matching algorithm is an integral part of every navigation system and reconciles raw and inaccurate positional data (usually from a global positioning system [GPS]) with digital road network data. Since both performance (speed) and accuracy are equally important in real-time map-matching, an accurate and efficient map-matching algorithm is presented in this article. The proposed algorithm has three steps: initialization, same-segment, and next-segment. Distance between the GPS point and road segments, difference between the heading of the GPS point and direction of road segments, and difference between the direction of consecutive GPS points and direction of road segments are used to identify the best segment among candidates near intersections. In contrast to constant weights applied in existing algorithms, the weight of each criterion in this algorithm is dynamic. The weights of criteria are calculated for each GPS point based on its: (a) positional accuracy, (b) speed, and (c) traveled distance from previous GPS point. The algorithm considers a confidence level on the assigned segment to each GPS point, which is calculated based on the density and complexity of roads around the GPS point. The evaluation results indicate 95.34% correct segment identification and 92.19% correct segment assignment. The most important feature of our algorithm is that the high correct segment identification percentage achieved in urban areas is through a simple and efficient weight-based method that does not depend on any additional data or positioning sensors other than digital road network and GPS.     

GPS多路径效应原理及数据后处理方法研究

该文对GPS定位测量中多路径效应误差产生的原理进行了分析,总结了多路径效应的特点及各类消除方法。对消除多路径效应的数据后处理方法进行研究,指出了基于EMD分解方法的优势及特点。     

对内蒙古自治区公路电子地图的几点应用体会

公路电子地图是将GPS测量数据和数模地理底图及属性结合起来表述的计算机应用技术,文章从内蒙古自治区公路电子地图应用背景、特点、数据采集及制作方法等方面进行阐述。     

苏通大桥主梁施工期GPS实时监测系统的坐标转换

根据苏通大桥主梁施工期GPS实时监测系统的建立要求,为解决GPS实时、全自动监测的坐标成果至工程施工坐标系的转换问题,介绍了2种常用坐标转换模型.通过实测数据对比分析表明,采用三维空间转换模型的应用效果较好,据此设计并编程实现了该系统的坐标转换过程,运行状况稳定、可靠.     

车辆道路试验数据实时采集系统研究

本文介绍了一种基于CAN总线通信技术、GPS全球定位技术、GPRS移动通信技术等为一体的试验数据采集传输系统,通过该系统在重型电控柴油商用车上的应用,解决了汽车道路试验中环境极端、工况复杂、里程长,数据繁杂、试验数据无法及时、准确获取等问题,重点讲述了车辆道路试验数据实时采集方法的实现。     

基于GPS/GIS/GSM的公路隧道运营管理系统研究

为了提高长大公路隧道的运营管理水平,通过分析长大公路隧道的运营特征,追踪GPS、GIS、GSM的最新技术,提出了采用基于GPS/GIS/GSM的公路隧道运营管理模式,实现长大公路隧道的现代远程监控与管理。论述了基于GPS/GIS/GSM的公路隧道运营管理系统的两大组成子系统,即基于GIS的隧道机电管理系统和基于GPS/GIS/GSM的车辆调度系统的功能与组成,同时采用软件系统设计的方法对该两大子系统进行了系统分析与设计。运用企业成本核算法进行了系统经济性分析,论证了基于GPS/GIS/GSM的公路隧道运营管理模式的可行性和科学性。