基于区块链技术的船舶智能航行大数据平台仿真

当前平台可以实时监测船舶在海上航行的动态,但功能和性能无法满足用户的需求,为此提出基于区块链技术的船舶智能航行大数据平台。采用区块链技术设计船舶智能航行大数据平台架构,利用RMTP925DB型号芯片设计船舶航行大数据采集复位电路,设置数据压缩节点在传输过程中的请求速率在带宽容量范围内,计算终端接收到船舶航行数据包总数。通过压缩门限值采集船舶航行过程中实时数据,根据船舶航行数据压缩空间的判断,压缩了船舶航行大数据,结合船舶航行领域模型的构建,实现船舶智能航行大数据平台设计。测试结果表明,本文平台功能可以满足用户的需求,提高了服务效率。     

基于区块链的舰船通信数据防篡改模式研究

现有舰船通信数据存储模式存在易被篡改等缺陷,结合具备防篡改特性的区块链技术设计通信数据防篡改模式,构建该模式中的舰船通信区块链结构,通过区块链共识机制由所构建的舰船通信区块链中选取最佳区块,以分层数字签名的方式向最佳区块内加密上传舰船通信数据,完成舰船通信数据的加密防篡改存储。结果表明,该模式在上传舰船通信数据过程中,可保持平稳的签名加密与最佳区块选取运算开销,并有效避免各类篡改攻击,具有较高的防篡改性能。最终存储的数组舰船通信数据中,最高被篡改与缺失数据量的占比仅为0.004%与0.02%,存储数据的整体安全性与完整性较为理想,可为舰船通信数据的安全存储提供保障。     

基于区块链技术的海事信息管理场景应用

针对海事信息数据治理中系统异构和安全等问题,分析并总结国内外海事信息的管理现状,以区块链技术的优势和原理为出发点,提出一种基于区块链技术的海事信息管理模式,并设计系统模型与构架以提升效率与安全性。为说明适用性,以船员认证信息管理的场景为具体演示,详细说明区块链上信息认证与验核的实现流程,就可行性进行探讨。研究结果表明:从逻辑契合和技术匹配的角度,区块链技术能够广泛扩大海事管理参与的主体范围,解决现有问题。区块链技术可作为"一带一路"沿线国家海事数据治理的"一个窗口"协同框架,给未来无边界的海事多元协作提供新的技术思路。     

物联网海上舰船航行数据挖掘方法

为了保证海上舰船航行的安全,解决传统航行数据挖掘方法中存在的延时长的问题,利用物联网技术优化数据挖掘方法。遵循数据挖掘的基本原理搭建数据挖掘框架,在该框架下确定舰船的航行方向、航行路线等数据为待挖掘数据。在舰船的相应位置上安装物联网传感器,实现实时数据的采集与传输。以采集的实时航行数据库为基础,通过去除错误、航行位置计算等步骤,得出海上舰船航行数据的挖掘结果。通过与传统数据挖掘方法的对比发现,设计方法的数据挖掘速度提高了约50%。     

云计算下舰船监控网络快速双向认证方法

传统认证方式过于繁琐,导致监控数据交互速率低,云计算资源过度浪费的问题。提出云计算下舰船监控网络快速双向认证方法。通过创建轻量级认证协议单元,对认证协议做精简优化运算。同时,依托双向认证技术,引入双向同步无密钥组协议单元,对优化后的认证协议做双向认证身份对接运算,实现双向同步对舰船监控网络认证。开放安全的双向同步密钥认证,提升云计算交互数据处理能力。解决监控双向认证交互速率低的问题。通过对比实验证明,提出的云计算下舰船监控网络快速双向认证方法,在各项数据优于现有传统认证方法,具有可行性。     

大数据背景下的舰船航行环境可视化研究

现有方法大多是针对近海领域,在200 n mile以外的海域存在着可视化图像逼真度差的问题,为此提出大数据背景下的舰船航行环境可视化方法研究。利用大数据中的最优插值算法处理舰船航行环境数据,以此为基础,利用LOD动态调度技术可视化环境要素点,通过空间坐标系可视化环境要素线,采用纹理映射技术可视化环境要素面,基于体绘制技术可视化航行环境体,通过环境要素点、线、面、体的展示实现了舰船航行环境的全面可视化。仿真实验结果显示,与现有代表方法相比较,本文方法可视化图像帧频低、帧速率高,表明本文方法可视化图像逼真度高,适合推广使用。     

区块链技术在航运领域的应用前景分析与挑战

区块链技术被称为是继计算机技术、网络技术之后对计算模式的跨越式创新,全球各国均高度关注区块链技术的应用与发展,其应用场景已扩展到物联网、智能合约、数字货币等多个领域。其显著特性在航运领域也有着极大的应用前景。本文从区块链技术的诞生与发展,引出区块链技术的定义、核心技术、特点、分类,并从航行数据、资产认证、物流管理、航运通信多个方面分析其在航运领域应用前景,并探讨了应用过程中存在的问题与挑战。     

基于区块链技术的船舶信息安全预测

研究基于区块链技术的船舶信息安全预测方法,提升船舶信息传输的安全性。利用模型链整合区块链技术与信息安全预测算法,实现船舶信息的安全传输。模型链选取Boosting算法作为信息安全预测算法,预测船舶信息传输节点的决策权。确定具有决策权的船舶信息传输节点后,区块链技术采用改进的共识机制,利用区块链加密服务提供商为船舶信息传输提供密码服务。区块链加密服务提供商选取SM2签名算法作为区块链加密服务的数字签名方案,保证船舶信息传输安全。实验结果表明,船舶通信系统节点数量为80个时,区块链技术的共识效率提升比高达22%,可以实现船舶信息的安全传输。     

基于大数据与人工智能的舰船避碰路径优化调度算法

舰船航行路径中存在许多障碍物,当前舰船避碰路径优化调度算法存在障碍物识别正确率低、规划路径长,不仅无法获得最优的舰船航行路径,而且不能保证舰船航行的安全,为了获得最优的舰船航行路径,设计了基于大数据与人工智能的舰船避碰路径优化调度算法。首先分析当前舰船避碰路径优化调度算法的工作原理,找到弊端,然后引入大数据分析方法建立舰船避碰路径优化的数学模型,实现障碍物识别,并采用人工智能技术——遗传算法找到最优的舰船避碰路径,最后进行舰船避碰路径优化调度算法性能的仿真测试,结果表明,本文方法可以更快找到最优的舰船避碰路径,舰船避碰路径更短,不仅减少了舰船航行的时间和成本,而且可以准确识别各种舰船障碍物,具有显著的优越性。     

基于大数据分析的舰船航行轨迹预判研究

现有舰船航行轨迹预判方法存在轨迹预判模式不完善的问题,导致航行轨迹点覆盖程度较低,设计一种基于大数据分析的舰船航行轨迹预判方法。获取舰船航行数据,定义并插补舰船航行基准数据,利用密度聚类算法挖掘航迹图谱,计算航线轨迹点距离,设定航行异常阈值,基于大数据分析设置轨迹预判模式,实现轨迹预判方法设计。实验结果表明,此次设计的轨迹预判方法,其航行轨迹点覆盖程度均值比其他2种现有轨迹预判方法分别高13.621%,12.138%,证明融合了大数据分析的轨迹预判方法更加有效。     

基于统计数学理论的舰船航行轨迹建模研究

轨迹建模对舰船航行安全具有重要的意义,为了解决当前的舰船航行轨迹建模准确性低,以及建模时间长的难题,以获得更加理想的舰船航行轨迹建模结果为目标,设计了基于统计数学理论的舰船航行轨迹建模方法。首先对舰船航行轨迹建模原理进行分析,建立舰船航行轨迹建模的数学模型,然后引入统计数学理论中的机器学习算法——BP神经网络对舰船航行轨迹进行建模,最后采用具体舰船航行轨迹数据进行了性能验证性测试。结果表明,相对于当前经典舰船航行轨迹建模方法,本文方法的舰船航行轨迹建模效果更优,获得了高精度的舰船航行轨迹建模结果,缩短了舰船航行轨迹建模时间,是一种高精度、高效率的舰船航行轨迹建模方法,具有一定的实际应用价值。     

舰船航行通信数据加密传输方法

考虑到舰船在海上航行过程中通信网络的不稳定性会影响通信数据的加密传输效果,为此提出舰船航行通信数据加密传输方法研究。在舰船航行通信数据传输过程中,将通信数据定义为字节集合,利用私密密钥对通信数据进行加密。构建通信数据的密钥矩阵,引入椭圆方程曲线的加密理论,对通信数据的密钥矢量进行加密,生成舰船航行通信数据密钥。利用Logistic映射原理,得到舰船航行通信数据加密传输的编码散列值,恢复通信数据的编码矢量。根据数据编码矢量分布情况,绘制密钥排列图,实现舰船航行通信数据的加密传输。仿真结果表明,提出的通信数据加密传输方法可以减少密钥数量,并在短时间内完成通信数据的传输。     

基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统

针对舰船航行数据在可视化分析中受到海上环境的影响,导致舰船航行数据可视化分析内容减少、时间变长,因此,提出基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统。在系统的硬件设计方面,通过舰船航行数据查询模块设计和数据可视化模块设计,完成了系统的硬件设计,通过分析舰船航行的仿真要素,对舰船航行过程中的地形进行网格处理,采用VR技术全方位分析了舰船航行的视景,建立了四叉树顶点之间的约束关系,完成系统的软件设计,实现舰船航行数据的可视化分析。测试结果表明,基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统不仅可以增加可视化分析内容,还可以缩短分析时间。     

层次化水下通信网络移动节点双向认证系统

现有的层次化舰船网络移动节点双向认证系统存在着认证效率低的弊端,为此提出层次化舰船网络移动节点双向认证系统设计研究。层次化舰船网络移动节点双向认证系统沿用现有系统的硬件设备,主要对软件进行设计。层次化舰船网络移动节点双向认证系统软件设计主要包括注册模块、登录模块与认证模块,通过软件设计的应用实现了层次化舰船网络移动节点双向认证系统的运行。采用移动节点单向认证系统、移动节点有限元认证系统与设计的移动节点双向认证系统进行对比实验分析,相较于其他2种认证系统来说,设计的层次化舰船网络移动节点双向认证系统运算量与运算时间较少,充分说明设计的层次化舰船网络移动节点双向认证系统具备更高的认证效率。     

基于大数据分析的复杂环境舰船导航方法

为了提升舰船作战能力,提出基于大数据分析的复杂环境舰船导航方法。利用舰船搭载传感器获取水域环境信息,采用栅格法构建复杂环境模型,基于大数据分析技术预处理舰船导航数据——时间归一化处理、误差改正处理与野值剔除处理,融合GPS与IMU数据,确定舰船导航当前的绝对位置。以舰船导航定位结果为依据,应用遗传算法获取最佳舰船航行路径,从而实现复杂环境舰船的导航。实验数据显示,本文方法舰船导航定位误差最小值为0.12%,舰船导航路径长度更短,更平滑,充分证实了本文方法舰船导航性能更佳。     

基于VR虚拟现实技术在舰船航行轨迹中的应用

常规的舰船航行轨迹规划技术,设置探索航行线路的栅格疏密值差异过大,导致对复杂海域的航行轨迹规划不合理,为此研究VR虚拟现实技术在舰船航行轨迹中的应用。该技术对海域环境中的航行区、障碍区以及舰船自身进行虚拟场景模拟实现人机交互,通过动力学的运动曲线计算舰船的动态位姿,根据障碍物在航行区域的分布、体积等数据设置栅格大小,驱动虚拟舰船,提取舰船的航行曲线、侧倾角曲线以及侧向加速曲线,调整舰船航行轨迹。实验结果表明,与2种常规技术的应用相比,虚拟现实技术设置的栅格疏密值更加符合航行轨迹规划要求,所得到的航行轨迹更加合理。     

人工智能技术舰船航行自动控制研究

传统舰船航行自动控制功能主要通过算法对定义舰船轨迹数据与舰船航行数据综合分析计算,根据计算结果对PID自动控制器下达控制指令来完成自动控制操作。此种控制模式受到算法定义逻辑限制存在一定的控制误差,无法真正做到舰船航行的精准控制。为解决上述问题,提出人工智能技术的舰船航行自动控制研究。首先对舰船航行轨迹进行模型计算,接着对舰船PID控制数据进行模型计算。最后,通过人工智能技术对航向轨迹与PID控制数据进行关联计算,得到精准的舰船航行控制数据。通过对比实验对提出的控制方法与传统控制方法进行对比,数据证明提出方法的控制精准度高于传统自动控制系统。     

Web技术在舰船信息一体化中的应用

在互联网技术和大数据技术快速发展的今天,舰船的信息一体化处理技术也发生了巨大的变化,面对未来越来越复杂的海洋航行环境,舰船的控制信息处理和航行安全环境监测变得更加重要。因此本文主要结合互联网Web技术,建立高速的信息化数据处理平台,能够实时收集和分析舰船通信和控制系统中产生的海量数据,本文主要介绍了基于Web技术的硬件平台,包括电源、信号采集等模块,然后重点介绍了软件实现原理,通过构建先进的信息报警平台,实现了对舰船故障的实时监测,极大地提高了整个舰船在恶劣环境下的生存能力。     

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。     

高海况下舰船海上航行补给间距决策方法

舰船横向补给是海上物资、装备补给最重要的手段之一,舰船补给间距的确定是横向补给顺利开展的必备要素。由于补给海域的海洋环境因素复杂,在海况较高情况下通常无法单纯依靠补给指挥员的经验及补给规范得到兼顾补给效率与安全的间距值。本文通过对高海况下海上航行补给环境影响因素的深入分析,基于舰船操纵性理论、高架索力学模型,采用多属性决策方法,建立舰船海上航行补给间距计算选取决策模型。针对该模型,利用多属性决策安全分析法,得到舰船海上航行补给间距决策方法。并对5级海况下舰船补给间距进行计算,通过与相关文献研究结果以及舰船补给规范进行对比,证明计算结果的准确性,验证该决策方法的可行性与工程应用价值。