基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计

为了提高船舶航行的安全性,构建船舶航行安全自动评估系统,提出基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计方法。采用航向陀螺仪、三轴磁力计等敏感传感器进行船舶航行姿态参数采集,根据采集的船舶航行姿态数据进行大数据特征重组,建立船舶航行姿态参量大数据库,设计数据访问调度和参数融合算法,进行船舶航行安全大数据信息调度和特征分析,进而实现船舶航行安全自动评估。在嵌入式ARM环境下进行系统的软件开发,实现系统优化设计。仿真结果表明,采用该系统进行船舶航行安全自动评估的准确性较好,船舶航行安全信息大数据访问调度的实时性较高。     

基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现

为解决常规船舶航行视频采集系统在复杂海况环境下,存在视频采集分辨能力较低的不足,提出了基于FPGA的船舶航行视频采集系统设计与实现。依托船舶航行视频采集系统执行机构设计、控制电路设计,实现了系统硬件设计;基于船舶航行视频采集系统网关结构设计、控制过程设计,完成了系统软件设计,实现了FPGA的船舶航行视频采集系统设计。试验数据表明,提出的船舶航行视频采集系统较常规船舶航行视频采集系统,视频采集分辨能力提高47.82%,适合在复杂海况下进行视频采集。     

视觉传达技术船舶航行环境实时模拟系统

在船舶航行环境实时模拟过程中,对于船舶波模拟能力较差,造成船舶航行环境实时模拟系统图像绘制时间过长。因而,设计基于视觉传达技术的船舶航行环境实时模拟系统。引用图像绘制数位板以及GPS船舶定位装置完成系统硬件优化。构建船舶航行模型,计算船舶波宽度。引用视觉传达技术,设置波图像信息点,完成船舶航行波绘制。寻找目标船舶,设定船舶以高速与低速2种状态展开航行,对此系统与原有系统展开测试。由测试结果可知,此系统的船舶波模拟精度与图像绘制时长均优于原有系统。     

基于移动网络的船载航行数据实时采集

本文研究船舶移动网络技术,重点分析船舶移动网络系统模型,给出通信容量和船舶数量之间的关系,探讨船舶移动网络的安全性,总结截获成功率和船舶数量之间的关系。设计了船舶航行数据实时采集系统,分析船舶主机燃油消耗和转速之间的关系。对船舶航行数据实时采集系统进行测试,并分析了船舶航向角随时间变化情况以及船舶航行速度随时间变化情况。本文基于移动网络技术对船舶航行数据实时采集系统的研究,有助于推动船舶航行数据实时采集系统的发展。     

多模态人机交互系统在船舶航行中的应用

为拓展设计船舶航行中多模态人机交互模式,促进船舶航行所用导航系统的智能化发展,研究多模态人机交互系统在船舶航行中的应用,设计一种船舶航行使用的多模态人机交互系统。船员可在船舶航行时,以语音交互、手势交互这种多模态交互模式,完成指令输入,无需人工手动操舵。实验测试结果验证,多模态人机交互模式使用后,船舶航行时,控制指令通过语音与手势便可有效传达,船舶航行控制可靠,且无须手动控制舵机,可实现船舶航行智能化交互控制。     

基于云计算的船舶航行数据存储与备份系统设计

随着船舶领域信息化、数字化水平的提高,船载信息化设备产生的数据量越来越大,如船舶自动识别系统、电子海图系统等,船舶航行数据中包含大量的潜在价值信息,对船舶航行数据进行挖掘能够获取船舶航迹特征,对于海事监管、航行交通管理等有重要的作用。本文研究一种基于云计算的船舶航行数据存储与备份系统,云计算平台能够处理海量的船舶航行数据,并通过服务架构和数据库技术,将船舶的航行数据进行可靠的存储和备份。本文重点介绍云计算技术的核心内容、船舶航行数据存储系统的构成、数据库技术以及系统的软件开发关键环节,具有一定应用价值。     

船舶直线航行控制技术综述

直线航行是船舶运行的重要形式之一，对于降低船舶运营成本，提高船舶航行效率、缩短航行时间具有重要的意义。然而，在实际航行中，直线航行会受到诸多因素的限制。首先，船舶的航迹模型具有较强的非线性特性，传统闭环控制策略很难处理这一复杂的系统；其次，船舶航行系统为典型的欠驱动系统，即此类系统的控制变量比控制输入的数量多，进而增大了控制器设计的难度；第三，通常情况下，船舶的运行环境较为恶劣，易受到风浪等因素（如航行中会受到风流压差角）的影响，从而导致船舶实际航迹偏离期望的航行路线。因此，设计高性能的航行控制器，保证船舶的直线航行、节约船舶运营成本具有十分重要的意义。本文主要介绍船舶航行的非线性模型和航行控制器设计中常用的理论技术，为实际中船舶航行控制器设计提供有价值的参考依据。     

大风浪中航行系统的研究

此文针对船舶在大风浪中航行,提出一种新的航行系统。该系统从船舶在大风浪中运动机理出发,计算出船舶在大风浪中航行的运动谱,并建立耐波性综合评估方程,判断出船舶的航行安全状况。     

3D可视化设计在船舶航行状态监控系统中的应用

为打造具备全面、可视化显示能力的船舶航行状态监控系统,设计基于3D可视化的船舶航行状态监控系统。首先采集航行环境信息,计算船舶碰撞风险度,使用基于3D可视化设计的航行状态显示模型,将航行状态信息,全方位显示于3D可视化显示模块的界面之中,并对计算的风险度信息进行突出标识,实现船舶航行状态的远程、三维、可视化监控。经测试可知,此系统可以全面显示船舶的三维航行环境信息,且碰撞风险信息清晰突出,优化了船舶航行状态监控的全面性与可视化性能。     

大型船舶航行的风险分析与风险控制

安全科学的发展要求从传统的事故管理转变为风险管理。在构建船舶航行系统风险的基础上,通过船舶航行事故统计和船舶航行作业规范化安全评估,对目前大型船舶航行的风险构成、影响因素进行定量研究,提出了大型船舶航行的风险矩阵,并就船舶航行的风险控制提出一些措施。     

船舶航行数据的远程集成采集方式

通过对船舶航行数据的远程集成采集,实现对船舶航行的状态监测,提出基于浮点DSP集成控制的船舶航行数据的远程集成采集系统设计方法,构建船舶航行数据采集的总体结构模型,数据采集系统的功能模块组成包括VXI全局总线模块、采集触发模块、数据传输模块、数据波束形成模块等,采用浮点DSP作为核心控制器,进行船舶航行数据的多重通道采集和信号输出设计,在波束形成器中输出采集的集成船舶航行数据。仿真测试表明,设计的数据采集系统能有效实现船舶航行数据采集,数据波束输出的响应能力较强。     

内河繁忙水域船舶航行风险平行管控系统设计

基于平行控制的原理提出内河繁忙水域船舶航行风险管控系统的设计方法,并对其结构和关键技术进行研究。阐述船舶航行风险管控平行控制的基本原理;构建内河繁忙水域船舶航行风险平行管控系统的框架并介绍其功能;探讨内河繁忙水域船舶航行风险平行管控系统的关键技术。通过研究,为提高内河繁忙水域船舶交通安全监管的科学化和智能化,减少船舶交通管理系统(Vessel Traffic Services,VTS)监管水域船舶航行安全监管中的人为失误,减轻海事监管人员的工作压力,降低船舶航行风险提供参考,推动智慧海事的发展。     

船舶编队过闸航行三维实时仿真

多船编队自动协同过闸是一种能深入挖掘船闸通航潜能、保障航行安全的航运新模式。为评估和验证船舶编队过闸航行控制效果,研发了一种船舶编队过闸航行三维实时仿真系统。首先,设计了船舶编队过闸航行三维仿真系统分布式架构,结合船闸水域卫星图并利用映射技术构建了船闸水域场景地形,制作了基于Unity的船闸水域三维仿真静态和动态场景。其次,采用动态和静态模型相结合方式构建了船闸运行系统,并根据船舶自身尺度和船闸宽度等条件实时计算船舶编队状态,实现了船舶纵向、横向编队全过程三维实时动态仿真。最后,以船舶自适应巡航编队航行和多船双向编队过闸航行为验证实例,对船舶编队过闸航行三维实时仿真系统分别进行了验证,结果表明本系统能实时动态模拟船舶编队过闸全过程,并准确计算船舶编队过闸航行状态,可为未来实现船闸水域船舶编队航行提供重要的基础平台支撑。     

基于数据库和人工智能的船舶航行性能设计和优化

船舶的航行性能主要包括阻力特性、耐波特性和操作特性3个方面,提高船舶的航行性能有助于提升船舶的安全性和运营成本。本文针对船舶航行性能的优化问题,开发一种基于数据库技术和人工智能寻优算法的航行性能优化系统,并介绍该航行性能优化系统的基本组成和工作流程。     

基于DSP技术的航行自动化控制系统

针对船舶海上航行受到航行环境和船舶运行情况的影响,加大了船舶航行方向和航行速度的控制误差,为了提高船舶航行的自动化控制精度,提出了基于DSP技术的航行自动化控制系统设计。在硬件设计方面,利用DSP技术设计了复位电路和外围接口电路,对船舶航行自动化控制电路进行了设计,根据船舶航行自动化控制器的工作原理,完成船舶航行自动化控制器的设计,利用船舶航行自动化控制的误差函数,在函数下降方向上,自适应调整自动化控制的权值和阈值,建立了船舶航行自动控制网络模型,结合船舶航行的自动化控制流程,完成系统软件设计,实现船舶航行的自动化控制。实验结果表明,基于DSP技术的航行自动化控制系统不仅可以缩小船舶航行方向的控制误差,还可以缩小速度的控制误差,从而提高了船舶航行的控制精度。     

Matlab可视化GUI编程在船舶随浪航行安全预警系统的应用

船舶在大风大浪的环境中航行时,为了提高船舶航行安全性,通常进行迎浪航行,但在某些特定条件下,船舶只能随浪航行,这种航行模式会大幅提高船舶横摇、纵摇等运动的幅度,甚至导致船舶发生倾覆,因此研究船舶随浪航行的安全预警系统非常重要。本文结合Matlab可视化GUI编程,设计一种船舶随浪航行下的安全预警系统,并对该系统进行性能测试。     

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。     

航行安全技术下全驱动船舶操纵系统防撞控制方法

传统的全驱动船舶操纵系统防撞控制效果差,发生碰撞次数较多,为此设计一种航行安全技术下全驱动船舶操纵系统防撞控制方法。利用船舶操纵性的网络分析模型充分分析船舶航行中的干扰项,分别建立动力学模型以及运动模型,并设定船舶操纵系统防撞控制目标,以此实现航行安全技术下全驱动船舶操纵系统防撞控制。实验证明,此次设计的航行安全技术下全驱动船舶操纵系统防撞控制方法比传统方法控制后的发生碰撞次数少,证明了此次设计方法的有效性,具备实际应用意义。     

船舶海上航行路径三维虚拟系统设计

传统的船舶海上航行路径三维虚拟系统存在着虚拟清晰度低的缺陷,为此提出船舶海上航行路径三维虚拟系统设计。船舶海上航行路径三维虚拟系统硬件设计包括船舶海上航行路径数据信息采集单元、三维虚拟设备单元与通信单元,软件设计包括三维虚拟场景设计、船舶海上航行路径数据信息库设计与船舶海上航行路径三维虚拟设计,通过硬件与软件设计实现了船舶海上航行路径三维虚拟系统的运行。通过实验得到,设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟清晰度比传统系统高出28%,说明设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟效果更好。     

激光测距技术的船舶避障研究

船舶在海上航行时,影响航行安全的障碍物主要有礁石、桥墩以及航线上其他船舶等。为了提高船舶航行安全,降低碰撞事故发生的几率,进行船舶航行的避障技术研究有重要的价值。本文介绍一种脉冲式激光测距技术,基于该技术开发舰船的避障系统,并重点设计了激光测距船舶避障系统的信号电路。