数据驱动的船舶异常行为识别方法

为对不同环境影响因素下的船舶异常行为进行有效识别,提出一种综合考虑船舶位置和船舶航行状态的多角度船舶异常行为识别方法。将船舶航行状态分为停留、直行和转向等3类,对网格化水域内的船舶航行状态进行统计,获得船舶正常航行状态的区域分布情况;利用核密度估计算法对船舶位置特征进行提取,获得正常航行位置的区域分布;利用正常船舶航行状态和船舶位置分布情况对船舶异常行为进行识别。选取曹妃甸水域的船舶轨迹数据,用以验证异常行为识别模型的检验效果。试验结果表明：船舶位置异常识别取决于阈值的设定,宽松的阈值识别的异常位置包含船舶较少的航线轨迹,严格的阈值识别的异常位置反映船舶的危险行为;在船舶航行状态异常识别中,该方法可以对航向大幅度波动和航速剧烈变化的船舶异常航行行为状态进行有效的识别。     

利用卡尔曼滤波预测船舶航行轨迹异常行为

随着计算机控制技术的飞速发展,在船舶的航行预测和控制领域,人们相继开发出了各种智能化的预测算法,从而保证了船舶航行的安全。在船舶的行为预测和控制中,需要大量的传感器对船舶的姿态信息、设备状态信息和通信导航设备信号进行采集,因此本文着重研究了信号的滤波算法。本文提出了基于卡尔曼滤波算法的船舶航迹跟踪技术,并针对船舶的航行特点,建立了适当的运动模型和状态方程,最后通过仿真实验,对扩展卡尔曼算法的目标跟踪性能进行验证。     

互见中船舶的不协调行为

驾驶员操船行为的不协调是造成海难事故的重要因素之一。结合实例,阐述了互见中船舶不协调行为对航行安全的危害、产生原因以及各种预防措施。     

浅谈船舶避让行为

驾驶员的当值过程．实质上是观察海面状况、判断情况和处理问题的过程。其中观察是首要的。只有观察全面,才能做出正确的判断并采取合理果断的措施,从而保证航行的安全。全面正确的观察应具备4个基本条件：良好的船艺、稳定的心理状态、充分了解船舶操纵性能、熟知航路和过往船只情况。     

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。     

融合主成分分析与支持向量机的船舶异常行为识别方法

为解决船舶异常行为识别率低下的问题,综合考虑船舶属性和运动特征,提出了一种融合主成分分析和支持向量机的船舶异常行为识别方法。根据船舶作业过程对船舶行为模式进行划分,并明确船舶行为模式相关的船舶运动特征;进而以船舶自动识别系统数据为基础,运用主成分分析算法提取最具代表性的船舶运动特征;最后运用支持向量机算法对船舶异常行为进行识别。选取青岛港附近水域的船舶轨迹进行试验分析,结果表明：青岛港附近水域最具代表性的船舶运动特征共10个,总贡献率为84.40%;船舶异常行为识别结果的平均精确率和平均召回率分别为83%和84%,均优于对比模型。研究成果可以为船舶位置异常、轨迹异常、航速异常、航向异常等异常情况的智能发现和海事监管提供支撑。     

人工智能技术在船舶轨迹规划中的应用

轨迹规划可以提高船舶航行的效率,并且保证船舶航行的安全。当前船舶轨迹规划方法存在生成轨迹效率低、船舶轨迹规划并非全局最优的缺陷,为了提高船舶轨迹规划的精度,设计基于人工智能技术的船舶轨迹规划方法。首先对当前船舶轨迹规划研究现状进行分析,指出各种船舶轨迹规划方法的不足,然后建立船舶轨迹规划的性能评价指标,引入计算机人工智能技术中的蚁群优化算法进行求解,根据求解结果得到最优船舶轨迹规划路径,最后进行船舶轨迹规划的验证性测试。结果表明,蚁群优化算法可以快速、准确找到最优船舶轨迹规划路径,克服了当前方法易找到局部最优的船舶轨迹规划路径难题,具有一定的实际推广价值。     

长江江苏段船舶航行安全风险中的船员行为因素

船员履职能力和行为是保障长江水上交通安全的重要因素。近年来,海事部门一直致力于加强水上交通安全监管,虽然初见成效,但仍无法彻底消除安全隐患。通过对长江江苏段及下辖镇江段事故险情情况统计,对影响船舶航行安全中的船员行为因素进行探讨,提出相关对策建议。     

船舶自动识别系统在航海领域的应用前景

随着IMO的相关规则的强制要求,船舶正在全面配置AIS设备。针对AIS的结构和功能,主要探讨了船舶配备AIS后对船舶航行安全可能带来的积极影响,并展望了其在航海领域的应用前景。     

基于数据挖掘的船舶异常行为检测研究

通过对船舶异常行为检测,提高对船舶的实时监测和模式识别能力,提出一种基于数据挖掘的船舶异常行为检测方法。采用并行分列式数据架构模型构建船舶行为特征分布数据库,提取数据库中的关联规则特征量,采用自相关匹配滤波检测方法进行船舶异常行为特征点的提取,实现船舶异常工况下的行为特征数据挖掘,实现船舶异常行为检测优化。仿真结果表明,采用该方法进行船舶异常行为检测的准确概率较高,数据挖掘的分类性较好,虚警较低,在船舶异常监测和状态分析中具有很好的应用价值。     

船闸的门槛水深（二）——船舶过闸所需的最小门槛水深

目前国内针对“船舶过闸时所需的最小门槛水深”的研究还没有形成系统性的成果。通过分析已有的研究成果,提出“船舶过闸时所需的最小门槛水深”由船舶吃水和富裕水深组成,富裕水深由船舶航行下沉量和最小安全富裕水深组成;影响船舶过闸时的航行下沉量的主要因素是船舶的阻塞系数、航行速度和水深。根据已有的研究成果的适用条件,介绍一种估算船舶过闸时的航行下沉量和极限航速的计算方法。最小安全富裕水深主要用于补偿航行下沉量估算的可能误差和枢纽运行中的推移波产生的水面波动,枢纽运行中产生的非恒定流是推移波的主要来源,一般情况下最小安全富裕水深可取30 cm,当预计推移波对门槛水深的影响比较显著时,应开展专门研究。     

数值分析模型在船舶环境噪声中的应用

为提高船舶结构噪声特性计算精度,本文根据船舶噪声特性,建立考虑能量泄漏的噪声有限元模型,并将其与流体动力学理论相结合,对船身-水流耦合噪声特性进行数值计算。计算结果表明,船舶噪声对船身掠射角较为敏感,同时海面扰动对船舶噪声的贡献较大,因此在抑制船身结构低频噪声时,应着重考虑海面扰动因素。     

关于做好船舶航次计划的规定和建议

航次计划通常是指船舶在接受新的航次任务后,从一个港口泊位航行到另一个港口泊位的过程中,有关航行安全保证的具体措施与对策。航次计划内容覆盖面较广。要求结合船舶的实际情况、航行区域的水文气象、通航密度、定位与避让、碍航物、分道通航制等诸多因素,综合航海的专业知识,在船舶开航前编制出一份详细完整的航行计划。船舶航次计划的制定不仅仅关系到船舶、公司的经济效益,也关系到船舶和海上人命的安全,以及海洋环境的保护。     

容错控制在船舶航行中的应用

在船舶的航行控制系统中,各种复杂通信导航设备变得更加复杂,其稳定性和安全性成为人们研究的重点。而常规的容错控制已被广泛应用在复杂的工控领域,在船舶控制系统中,主要的控制对象即螺旋桨的矢量控制,基于此控制技术的容错系统也应运而生。本文主要介绍船舶螺旋桨的调距控制系统,并针对常见的故障开展容错控制与冗余设计的相关研究。在对船舶运动的建模设计中,应用容错控制算法,并建立仿真环境,验证其控制效果和性能。     

面向船舶避碰的异常轨迹点数据动态挖掘方法

船舶在避碰状态下开展异常轨迹点数据动态挖掘时,若不能及时了解避碰危险等级,会降低船舶异常轨迹点数据挖掘的挖掘性能。为提升异常轨迹点数据动态挖掘精度,提出面向船舶避碰的异常轨迹点数据动态挖掘方法。首先对船舶航行避碰危险程度展开具体分析,并根据分析结果采集船舶异常轨迹点数据,通过小波去噪算法完成船舶异常轨迹点数据的去噪处理。再进行数据去噪处理,提取轨迹点船舶的各项参数特征,结合长短期记忆网络构建船舶异常轨迹点的数据动态挖掘模型。最后将提取的特征向量实施变异赋值,将其赋值结果作为模型输入值输入模型中。根据模型输出实现船舶避碰情况下,异常轨迹点数据的动态挖掘。实验结果表明,使用该方法开展船舶异常轨迹点数据动态挖掘时,挖掘性能较高,挖掘效果好。     

基于大数据驱动的船舶航行轨迹异常检测研究

船舶安全航行是航海领域重点关注的问题之一,为此研究基于大数据驱动的船舶航行轨迹异常检测方法。该方法利用不同类型传感器获取船舶航行大数据,然后使用船舶观测大数据相似度方程计算船舶航行大数据之间的相似度,得到来自同一船舶的航行大数据;再利用大数据驱动技术中的聚类方法建立船舶正常轨迹模型,获取船舶航行正常轨迹;依据船舶航行正常轨迹,利用大数据驱动技术内的Spark Streaming数据实时计算框架,通过计算船舶航行轨迹点与实际轨迹采样点之间的距离、航向角等,得到船舶航行轨迹异常检测结果。实验结果表明,该方法获取船舶航行实际轨迹精度较高,可有效检测船舶航行轨迹异常,具备较好的应用效果。     

基于数据共享的过闸船舶安检新模式

为进一步提高安检效率,基于《三峡通航诚信管理办法》,结合安检现状,探讨更加高效的过闸安检模式。安检新模式带来的效益有降低一线安检员劳动强度、提高船方“我要诚信”的意识、减少船舶锚泊污染、降低企业运营成本、提升船方满意度、船舶过闸通航更加安全等。     

船舶领域理论在船舶引航实践中的应用分析

船舶引航工作事关维护国家主权,除此之外还可优化船舶驾驶的安全性。船舶引航人员需结合船舶自身的情况,不仅要掌握航道环境,还要了解港口的水文气象情况,这样才可保证船舶引航的安全。为了加大船舶引航力度,需要将船舶领域相关理论融入其中,充分发挥出船舶引航的作用。