基于数据挖掘的船舶海上复杂交通流避障导航建模

船舶在海上航行,由于海洋环境复杂,航道上船舶的航行航速、航向、载重等均存在不同,因此,航行过程中的船舶随时面临着各种风险与障碍物。为了更好地保障船舶安全,必须对各种障碍物进行预判,寻找到最安全科学的航线,为此建立新型的船舶海上复杂交通流避障导航模型——FABP模型。首先将蚁群算法与c均值模糊聚类算法进行融合,得到各种障碍物的聚类中心,然后利用BP神经网络自动寻优能力,根据不同聚类中心的类型,对海上不同类型的障碍物进行预判,得到最优的船舶海上复杂交通流避障航线,最后进行实验仿真,结果表明,本文模型得到的船舶海上复杂交通流避障航线,路途更近,安全性能更高,效率更高。     

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。     

基于Spark的船舶航行轨迹聚类方法

依托船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,利用云计算并结合聚类算法,对船舶历史数据进行轨迹聚类分析,构建船舶航行正常轨迹模型,为实时检测船舶异常轨迹奠定基础,进而为提高水上交通监管智能化水平提供新方法。针对目前轨迹聚类算法效率低等问题,基于Spark内存计算技术及数据分区思想,提出一种改进的并行子轨迹聚类算法SPDBSCANST(Parallel DBSCAN of Sub Trajectory Based on Spark)。以长江航道武汉段船舶航行数据为例进行试验验证,并通过可视化方式呈现。结果表明,改进后的算法的聚类效率和效果都有明显提升。     

基于DBSCAN算法的船舶轨迹自适应层次聚类

为更好地从船舶自动识别系统(Automatic Indentification System,AIS)数据中挖掘信息,科学地感知水上交通态势,针对聚类算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)在水上交通情景中的参数选取问题,提出一种基于DBSCAN的船舶轨迹自适应层次聚类方法。通过分析DBSCAN算法的特性,根据数据集内在分布规律及拟聚类效果的变化规律来确定参数;结合统计学理论进行层次聚类,来适应密度分布不均的船舶轨迹数据。以琼州海峡船舶轨迹数据为例,运用VC软件和MATLAB软件进行验证。验证结果表明:该方法能够在大量复杂的船舶轨迹中发现具有相似性的轨迹群,且结果与实际交通流相符,可为航道建设及海事监管等提供辅助决策。     

基于改进PSO-BP神经网络的船舶交通流预测分析

为了进一步提高船舶交通流的预报精确度,文章建立了一种自适应变异的粒子群优化算法SAPSO,将BP神经网络模型与SAPSO算法相结合,进行船舶海上交通流分析预测。此外,文章采用灰色关联分析法GCA确定交通流预测模型的输入维数。SAPSO-BP预测模型运用自适应变异的PSO算法优化传统BP神经网络的模型参数,克服了传统BP神经网络的对模型的初始权值阈值敏感和易陷入局部最优的缺点,进而提高模型的预报精度。选用天津港口区域的船舶AIS实验数据,验证了预测模型的有效性。     

多信息融合技术在船舶动力装置故障诊断中的应用

船舶动力装置工作过程中会产生大量多域故障信号,通过收集、挖掘隐藏的关联信号,可以解决船舶动力装置在故障诊断中面临的诊断时长问题.文章采用K-均值聚类算法(K-means)对数据进行聚类,聚类结果输入BP神经网络进行模型训练,并在此基础上,设计了主成分分析法(PCA)对模型进行优化.结果 显示,2种算法都能有效降低网络诊...     

大数据分析下的船舶调度方法研究

船舶分布状态数据为一组非线性组合的离散数据,采用大数据分析方法进行船舶调度,提高船舶分配的有效性,提出一种基于关联匹配的船舶分布状态数据聚类及船舶调度方法。对采集的船舶大数据进行模糊C均值聚类处理,根据船舶状态特征属性分布进行大数据环境下的关联规则挖掘,提取反映船舶属性的特征量,以提取的特征量进行关联匹配,实现船舶优化调度。仿真结果表明,采用该方法进行船舶调度能有效反映船舶的类别属性,提高船舶的分类管理和调度能力,从而提高船舶的运输效率。     

基于模糊聚类的数据关联融合算法

利用模糊相似性和模糊C均值聚类算法相结合,提出一种求解多传感器多目标跟踪数据关联问题的方法.该方法的目的是实现多传感器观测数据的模糊聚类,使源于不同目标的观测数据能正确划分到该目标中去.仿真结果表明,该算法可以实现数据与目标的正确关联,克服传统硬判断的一些缺点.     

嵌入式船舶运行数据库中信息快速查询方法

针对当前嵌入式船舶运行信息数据库信息查询的开销大,查准率不好的问题,提出基于模糊聚类和相关谱特征提取的嵌入式船舶运行数据库中信息快速查询方法。首先进行嵌入式船舶运行信息资源数据的采集和存储结构分析,提取嵌入式船舶运行信息数据信息流特征,对船舶运行数据进行自相关特征分析,提取反映船舶运行状态特征的相关谱特征量,对提取的谱特征量采用模糊C均值聚类方法进行特征识别和分类处理,提高数据库查询的目标指向性,实现数据库信息快速查询。仿真结果表明,采用该方法进行嵌入式船舶运行数据库中信息查询的查准率较高,实时性较好。     

基于模糊聚类的数据关联融合算法

利用模糊相似性和模糊C均值聚类算法相结合，提出一种求解多传感器多目标跟踪数据关联问题的方法。该方法的目的是实现多传感器观测数据的模糊聚类，使源于不同目标的观测数据能正确划分到该目标中去。仿真结果表明，该算法可以实现数据与目标的正确关联，克服传统硬判断的一些缺点。     

基于轨迹段DBSCAN的船舶轨迹聚类算法

船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据中蕴藏着大量的海上交通特征,为挖掘AIS数据中有关船舶运动规律有效的、潜在的信息,提出一种改进型轨迹段DBSCAN(Density-Based Spatitcal Clustering of Applications with Noise)的聚类算法。船位转向角和航速变化量作为信息度量对船舶轨迹进行分段,采用离散Frechet距离作为轨迹相似度度量,利用类似DBSCAN算法对轨迹段进行聚类,得出船舶运动典型轨迹。以天津港为例,采用改进的轨迹段DBSCAN算法对船舶轨迹进行聚类,能从一定程度上提高聚类的效果和准确率,为进一步研究船舶异常行为打下基础。     

电力监控系统中自适应模糊聚类算法的应用

船舶电力监控系统对于船舶的航行非常重要。本文针对C均值模糊聚类局部最优解的情况,从遗传和进化的角度出发,利用遗传算法对其改进,提出基于遗传算法的自适应模糊聚类算法,并将其应用于船舶电力负载监控中,最后通过实验对比说明本文改进算法的有效性。     

模糊聚类算法在船舶火灾探测中的应用

在火灾探测时,由于火灾对象的非确定性,以及现场环境的复杂性,存在许多困难.火灾与非火灾数据并不存在明确的差异,人们也不能把这种差异用函数来表示.本文提出了采用模糊C均值聚类算法对船舶火灾数据进行分类.计算结果表明该算法能有效地区分各种火灾现象.     

舶舶AIS轨迹异常的自动检测与修复算法

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)轨迹是船舶位置和时间的记录序列,对船舶航行状态分析、船舶交通流预测及船舶海事事故分析等具有一定的意义,而受一些因素影响,采集到的AIS数据会产生错误,导致AIS轨迹出现异常。对此,在对大量AIS数据进行深入解析的基础上,归纳出AIS轨迹异常的几种类型,针对各类型的特征对船舶轨迹异常进行自动检测,并采用3次样条插值模型实现修复算法。研究成果可为基于船舶航行轨迹数据的相关研究提供快速、准确的技术支持。     

基于自动识别系统大数据的船舶施工轨迹识别与预测

针对疏浚监控管理工作很难全天覆盖所有船舶、无法做到实时监控的问题,分析某绞吸挖泥船的AIS(自动识别系统)高频数据,包括疏浚船舶动态的航行轨迹、速度、航向等数据。对船舶施工轨迹辨识和预测进行研究,提出利用DBSCAN聚类算法粗略识别出施工区域,利用LOF(局部异常因子)算法去除航行轨迹中非施工状态下的轨迹,并利用时间序列ARIMA模型对船舶施工轨迹进行预测。结果表明,DBSCAN聚类算法结合LOF算法进行施工轨迹辨识方法合理可行,ARIMA模型进行施工轨迹预测的方法具有精确度高、实时性、易实现的特点。     

云计算在舰船设备远程故障诊断中的应用

随着现代船舶技术的发展,远程诊断技术逐渐成为船舶诊断系统的主流技术。近年来,船舶设备不断向自动化和智能化方向发展,设备和控制系统日益复杂,如何存储和处理海量的设备监测数据,成为远程诊断技术的重点。云计算利用并行计算、虚拟化、分布式技术提高存储能力和计算效率,在海量数据处理方面具有很大的优势。本文研究云计算在船舶设备远程故障诊断中的应用,以及基于模糊C均值聚类算法的Map/Reduce的故障诊断并行计算模型,最后给出仿真结果。     

基于AIS数据的船舶航迹多维预测方法

目前,船舶轨迹预测存在数据噪声严重、缺乏考虑历史轨迹的相似性的问题,导致预测精度不高,难以满足实际需求。针对该问题,从船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据去噪、在预测模型中考虑历史数据两个方面提高船舶轨迹单步预测的精度和可靠性。根据相邻时刻的AIS数据修复当前时刻的船舶运动参数;使用二维长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)算法分别从时间和空间的角度将当前船舶的航迹数据和历史轨迹数据相融合,建立航迹预测模型和区域预测模型;利用试验数据验证模型的综合性能。试验结果表明:该模型可获得精度较高的船舶航行轨迹。     

海量船舶移动网络流量数据分析处理

船舶移动网络迅猛发展,逐渐成为航运领域的重要组成部分,同时,带来海量移动网络数据,如何承载船舶移动网络海量数据分析业务是航运领域研究的重点。本文研究网络流量数据分析系统和数据预处理技术,提出了模糊聚类算法和朴素贝叶斯分类算法。聚类算法用于分析用户和流量特征,分类算法用于对海量数据进行分类。     

大密度舰船电子海图中数据快速检索方法研究

为了提高舰船导航和定位能力,需要对大密度的舰船电子海图数据进行快速准确检索,针对舰船电子海图数据分布密度大、散列性较强的特点,提出基于自相关特征匹配和模糊C均值聚类的大密度舰船电子海图中数据快速检索方法。采用有向图和决策树构建舰船电子海图数据库的检索节点分布结构模型,提取舰船电子海图数据的语义关联性和规则性特征,采用自相关特征匹配方法对检索数据进行指向性挖掘和信息融合处理,对挖掘的关联数据进行模糊C均值聚类,实现对大密度舰船电子海图数据的分类检索。仿真结果表明,采用该方法进行大密度舰船电子海图中数据检索的收敛速度较快,提高数据检索的查准率和查全率,检索效率和准确性较高。     

基于卷积神经网络及长短时记忆网络的短时船舶交通流量预测

由于船舶交通流具有非线性和复杂性的特征,传统交通流量预测方法的预测结果精度普遍不高,且需大量历史数据进行训练。在考虑船舶交通流数据时间特性的基础上增加了对数据空间特性的考虑,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的短时船舶交通流量预测模型,并引入动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)算法构造损失函数,提升模型的预测精度。结果表明：通过与灰色模型(Grey Model, GM)、差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA)、小波神经网络(Wavelet Neural Network, WNN)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)和CNN-LSTM等模型对比,所提出的CNN-LSTM-DTW预测模型的预测结果相对误差最小,可信度高,预测精度优于对比模型。