AIS对船舶安全保障系统的影响

介绍我国船舶安全系统现状，分析船舶自动识别系统(AIS)对船舶安全系统产生的影响。     

内河航运VTS与AIS信息融合关键技术研究

针对我国内河航运管理系统存在信息融合程度不高,系统间协作能力较弱等问题,开展了VTS与AIS信息融合关键技术研究,设计了分布式特征级融合模型(包含信息预处理、数据匹配、航迹关联、航迹融合),运用Matlab对所设计的模型和算法进行了仿真与测试.通过实际数据验证,表明分布式特征级融合模型可以有效提升数据准确度,增强系统的容错能力.     

基于AIS船舶数据的港口交通流量预测模型研究

针对当前船舶交通流量预测手段落后,精度不高的问题,利用宝船网A PI数据接口提取船舶A IS数据,依托该数据构建基因算法优化神经网络的船舶交通流量预测模型,K近邻回归预测模型、时间序列预测模型和灰色预测模型的组合预测模型.通过自编程序采集了天津港某时段的船舶交通流量数据,在剔除错误和不可用数据后,对船舶交通流量数据进行统计,分析得到了进出天津港的船舶航行特性.同时为了更直观的验证所提出的预测模型效果,与利用K近邻回归、时间序列和灰色预测模型3种方法预测的结果进行对比.组合模型进港预测的平均绝对误差、均方误差和平均相对误差分别是0.5595,1.0119和12.98%,出港分别是0.6726,1.3155和15.23%,以上指标均优于上述的传统3种模型.相比于组合模型,优化的BP神经网络模型预测结果更优,进港和出港预测的平均相对误差分别降低了3.23% 和4.76%,结论证明,组合模型和优化的BP神经网络模型具有较高的预测精度.     

基于AIS的在航船舶油水分离器状态信息远程传输方案设计与实现

为更好地保护海洋和内河水域环境,加强对船舶排放舱底水行为的监督,在结合国际标准规范和船舶自身特点的基础上,探讨了基于A IS (船载自动识别系统)远程传输在航船舶油水分离器状态信息的必要性与可行性。选择A IS消息12和14作为油水分离器状态信息传输载体,设计了1套完整的油水分离器状态信息传输交互协议,协议共定义了6类报文,即实时数据报文、请求发送报文、启闭情况报文、历史排油情况报文、自定义消息报文、确认收到报文,并详细介绍和分析了报文编码、生成、传输与解析等过程。在有房屋和树木干扰环境下对报文传输过程进行了仿真试验。结果表明,传输过程丢包率为30%左右,满足A IS报文传输要求。     

内河船舶AIS网络通信性能研究

随着船舶数量的日益增长,密集通航水域AIS系统的信道负载迅速增大,出现系统时隙冲突、信道拥塞、AIS网络通信异常等现象,导致AIS应用的可信度降低,成为船舶航行安全的隐患.为了更为精确、及时地反映AIS网络通信性能的实际状况,基于AIS综合应用平台实时监测AIS网络通信性能指标,以长江武汉段AIS数据为基础,选取一周的指标监测数据,从网络容量、网络信道负载率、网络吞吐率、网络阻塞率、网络利用率5个方面对该水域AIS网络通信性能进行评价分析,并通过仿真研究了AIS网络通信性能的变化趋势和极限状况.研究结果表明现阶段长江干线武汉段AIS网络信道负载率在15%左右,吞吐率接近100%,通信性能良好.随着船舶数的增加,网络信道负载率达到60.5%时,出现AIS网络通信阻塞现象,并得到通信阻塞时13种运动状态下的船舶数分布.研究结果客观、准确地反映了研究水域的AIS网络通信性能,为内河海事主管机关监控、管理、调控AIS系统提供技术支撑.     

基于 AIS的内河船舶油水分离器远程监管系统实现

为解决我国内河船舶含油污水违规排放问题,在分析我国内河船舶非法排放油污水现状的基础上,提出了1套基于AIS的内河船舶油水分离器远程监管系统。该系统采用基于ARMCortex-M 3内核32位单片机来实现对船舶油水分离器运行状态信息的采集,并对采集的运行状态信息进行分析、处理和显示。系统将采集到的运行状态信息通过A IS广播消息实时地向海事部门广播的同时,还通过单片机SDIO接口保存到 SD卡内。在远程监控端,利用 VS2010平台开发的程序实现了对A IS广播信息的解码显示和船舶排放违规的识别,同时实现了对船舶端的远程监管。系统能够实时监控并记录船舶含油污水排放行为,在一定程度上提高了海事部门监管监测能力,改善我国内河船舶含油污水排放现状。     

基于蚁群算法与海量AIS数据的船舶航线规划

利用船舶AIS轨迹数据,研究了基于蚁群算法和海量AIS数据的航线规划方法.采用Doug-las-Peucker算法对海量轨迹数据进行压缩处理;基于DBSCAN算法对处理后的AIS轨迹点数据进行聚类,提取出航路关键转向点;依据地理边界数据确定关键转向点的连接关系,并对靠近孤立碍航物的航线进行修正,构建出1个无向网络图,同时计算出各条边的船舶航行密度;将各边的密度值作为MMAS蚁群算法的初始信息素浓度,求解港口间的最优安全航线.以2017年黑德兰港到青岛港的散货船AIS轨迹数据为样本,进行航线规划研究.结果表明,规划的航线总航程为3487.21 n mile,推荐航线总里程为3576.9 n mile,传统蚁群算法规划出的航线总里程为3560.42 n mile.与相关推荐航线相比总航程缩短约为3%,与传统蚁群算法相比总航程缩短约2%;另外该方法相较于传统蚁群算法收敛速度更快.     

基于 AIS 的深水航道施工安全控制系统研究

减小水上施工安全隐患是交通安全领域研究的重要内容。根据水上施工的特点及需求,研究了基于A IS的通州沙深水航道施工安全控制系统。该系统以 A IS为基础,构建了系统的功能结构,同时还研究了A IS接收机端通信技术、服务器端通信技术、天气潮汐数据表设计等关键技术,提高了水上施工的安全性。      

基于位置可达域的船舶轨迹噪声去除方法

船舶的AIS轨迹数据对研究船舶交通流和交通行为具有重要意义.然而通信链路及卫星定位信号等方面的干扰,导致AIS轨迹含有较多的噪声数据,严重影响了数据分析和数据挖掘的质量.根据船舶运动规律,研究得出一种基于位置可达域的船舶轨迹噪声数据去除方法.通过计算某时刻船舶运动的所有可能状态,估计船舶下一时刻位置可达的范围作为可达域判别条件,并利用滑动窗口对船舶AIS轨迹点进行滚动处理,将不满足可达域判别条件的点作为噪声点进行滤除,形成轨迹去噪算法流程.选取含有噪声的真实AIS轨迹数据进行方法验证,并与当前常用的轨迹去噪方法进行对比分析.相比于速度阈值法和基于密度的聚类算法,所提出的方法在召回率上分别提升了27.22%和23.14%,在F1指标上分别提升了14.31%和24.03%,说明算法对噪声点的识别较为准确,并能有效针对不同类型噪声进行处理.同时,通过多次重复试验和时间复杂度分析,验证该算法不仅满足海量AIS数据的离线去噪需求,还可用于轨迹在线去噪,满足实时应用的需要.     

基于船舶AIS及签证数据的长江内河货运阻抗及分布模型研究

为了研究长江内河各航段复杂多变的航道环境对水路货物运输的影响,根据船舶AIS数据及三峡船闸过闸数据建立一种考虑不同月份、不同航段的船舶逆水而上、顺流而下2种情况的货运阻抗函数,并基于Matlab求解得到长江内河重要港口节点之间不同月份的时间阻抗矩阵.以2010年10月船舶签证数据为例,结合距离阻抗矩阵和时间阻抗矩阵,标定阻抗函数为幂函数和指数函数下的重力模型的参数,建立相应的货运分布模型.并在不同模型下分别预测了2012年10月货运量分布情况.对货运实际观测值和模型预测值结果进行货运距离分布(trip length distribution,TLD)方法检验.结果显示,以时间为阻抗指标的幂函数和指数函数重力模型预测结果的重合率(coincidence ratios,CR)值分别为0.83和0.86,比对应的以距离为阻抗指标的预测结果的CR值0.81和0.82要高,所建立的以时间阻抗模型更能反映长江内河货运实际情况.     

电水平尺自动化监测系统在地铁安全保护监测中的应用

为了降低在地铁保护区内施工对既有地铁的影响,确保地铁的正常运营,结合南京地铁中胜站-元通站区间运营地铁隧道监测实例,阐述了在地铁保护区内南京明基医院基坑开挖时,在隧道内布置沉降监测点,组建自动化监测系统,确定监测基准点及报警值,采用电水平尺实时自动监测和分析沉降曲线,并定期与人工监测数据进行比较。实践证明,电水平尺自动化监测系统能够自动记录监测过程,节约大量的人力、物力和财力,并能保证人员的安全。     

基于全站仪的隧道自动化监测

近年来,越来越多的城市地下空间开发邻近既有地铁隧道、公路隧道,需要对既有隧道进行实时的自动化监测。全站仪是一种高效、高精度的三维测量设备,可较为方便的在狭长型分布的地下隧道内组建自动化监测系统。本文主要介绍了基于全站仪的隧道自动化监测技术,探讨了隧道沉降、收敛、水平位移监测的精度与可靠性。从多个工程实例来看,采用高精度的全站仪组建自动化监测系统具有良好的适用性,用于隧道的监测精度较高,可满足实时监测的需要。     

基于物联网的地质灾害群测群防专业化远程监测系统开发

我国在地质灾害监测方面主要有群测群防和专业监测2种手段,但其在实际应用中均存在诸多弊端。针对这一问题,以经济、自动、有效为原则,结合2种监测手段的优势,研究专业指导下的群测群防监测系统方案,开发出一套以变形数据为主要监测对象的地质灾害群测群防专业化远程监测系统(GTMS)。该系统利用监测设备可实现灾害点变形数据的实时监测与智能报警,利用网络数据管理发布平台可实现数据的有效管理与智能分析预警,可以为管理部门提供第一手监测数据,并为灾害来临前的及时预警、有效避险提供宝贵的时间。     

基于GIS和有限元的机场道面健康监控系统研究

为便于机场道面的实时健康监控,以华中某机场道面为例,建立了机场道面健康监控系统(HMS).首先,运用VB.NET和ARCGIS开发工具建立了机场道面健康监控系统的基本框架.其次,使用ANSYS有限元软件建立了机场道面三维有限元分析模型,分析了机场道面在动力荷载作用下的FWD力学性能.之后,将FWD理论分析数据和实际测量数据保存于HMS数据库之中.最后,通过HMS内机场道面健康监控模块对理论结果和实际数据作出快速响应,从而保证对机场道面的实时在线监控.基于地理信息系统(GIS)和ANSYS有限元分析系统的机场道面健康监控系统为机场道面的管理者提供可视化和实时的机场道面信息,为机场决策者提供强大的管理决策功能.实际测量系统、理论分析系统和GIS的有机结合,能够极大地提高机场道面监控效率,同时,也为机场道面的安全运行提供了有利的保障.     

基于ADS—B的多雷达民航空管安全监视体系

从我国民航空中交通量不断增加的具体情况出发,通过分析ADS-B（广播式自动相关监视）系统的技术特点和仔细研究ADS-B与多雷达协同监视系统对雷达信息进行处理的方法,探讨了一种将星基ADS-B监视技术与陆基多雷达监视技术相结合的理论模型,为将来对该系统进行深入研究提供了理论基础。     

基于GPS、GIS技术的桥梁结构健康监测与管理信息系统

分析了GPS、GIS技术在桥梁结构健康监测与管理系统中应用的可行性,对基于GPS技术、GIS技术、数据库技术和网络技术为一体的桥梁结构健康监测与管理信息系统进行了研究,并对其实现机制进行了较为详细的阐述。     

多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法

轨迹聚类在船舶行为分析与海事监管等领域发挥着重要作用。船舶轨迹存在长度与采样率不一致、结构差异明显等特点,在大范围水域难以实现大量船舶轨迹的高精度与快速聚类。针对该问题,在利用船舶自动识别系统获取海量船舶历史航行数据的基础上,提取与船舶航行行为、船舶交通密度相关的位置特征点,进而提出了多特征点驱动的船舶轨迹聚类方法。针对船舶航行时在大多数情形下具有保向、保速的特点,采用数据压缩的方法捕获船舶航行状态以及船舶航向发生显著变化的轨迹点,作为船舶轨迹结构特征点;针对目标水域中某些特定区域常存在船舶交叉会遇的情形,利用概率密度估计法分析船舶交通流的空间分布特点,并提取船舶会遇局面下的轨迹点,作为船舶交通流特征点;为剔除2类特征点中的异常值,采用密度聚类算法对特征点进行聚类,进一步提高特征点提取的可靠性,并将聚类结果中每类特征点的中心作为代表性特征点;统计途经代表性特征点的船舶轨迹分布情况,将具有相似分布的船舶轨迹视为同一类。实验结果表明：相比于常用的K-medoids聚类、层次聚类、谱聚类和DBSCAN等方法,提出的轨迹聚类方法在成山头水域、长江口南槽水域及舟山水域等典型区域均可获得优异的聚类结果;在上述典型水域,平均轮廓系数分别提升约53%,71%,63%和41%,戴维森堡丁指数分别降低约57%,67%,63%和45%;同时,此方法可平均降低约56%的聚类时间,显著提升了船舶轨迹数据聚类分析的效率。     

跨海大桥结构安全自动监测技术研究

跨海大桥一般与陆地相距较远,利用传统的安全监测手段常常因远离基准点而无法对跨海大桥实施有效监控,针对长大跨海大桥安全监测系统设计的困难,在模拟实验的基础上提出了解决方案——跨海大桥整体安全性自动监测技术,结合东海大桥介绍了跨海大桥整体安全性自动监测技术的实施方法、实施要领与实施注意事项。为适应跨海大桥的动态稳定特征提出并采用了动态基站监测技术,同时还提出并采用了GPS-RTK与测量机器人的集成技术,从而使跨海大桥整体安全性的自动、可靠监测成为可能。     

硬件在环模拟技术在自动变速器控制系统中的应用

自动变速器硬件在环模拟(HILS)能精确地计算自动变速器换档时刻,实现汽车换档控制。HILS仿真时使用实时ECU模拟自动变速器换档特性,需要提高CPU的计算能力。用HILS完成汽车的自动变速器虚拟测试,使得自动变速器换档特性控制数据优于实际的耐久性和可靠性测试。