基于格型递归最小二乘算法的船舶运动极短期预报

在最小二乘方法(RLS,recursive least square)的基础上,提出利用格型递归最小二乘(LRLS,lattice recursive least square)算法对AR模型参数进行自适应估计.该算法为模块式的多极格型结构,降低了一般RLS算法的计算复杂度.利用实测的动态数据结合AIC准则建立自适应AR预报模型,并将该模型应用于船舶运动预报中,仿真结果表明,相对于最小二乘算法,基于LRLS算法的AR预报模型可有效提高船舶运动预报精度.     

基于最小二乘和广义最小二乘的系统偏差估计研究

多传感器数据融合首先要解决误差配准问题,来估计系统偏差并消除它.把最小二乘理论运用于多传感器数据融合,能够得到系统偏差估计.分析最小二乘(LS)和广义最小二乘(GLS)的原理,并对两种算法进行了比较.     

基于GRNN算法的船舶轨迹分析方法

由国际海事组织(IMO)、国际电信联盟(ITO)、国际电工委员会(IEC)等组织牵头研发的以现代通信技术、电子信息技术等为核心的船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)几乎安装在所有在籍的船舶上,AIS数据在船舶的定位、动态轨迹上有着重要的作用。针对现有用于AIS数据轨迹插值的方法存在平滑性能较差、精度无法统一等缺点,基于GRNN神经网络的非线性映射能力及学习速度极高的优势,提出一种用于AIS数据插值的L-GRNN算法。仿真研究和实船数据验证表明,该方法的精度、平滑性能较好,与传统的AIS数据插值方法相比,同时具备精度、平滑性能,具有良好的工程适用价值。     

基于最小二乘法的欠驱动水面船舶模型预测控制

针对欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制问题,根据模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）原理,提出一种基于参数化模型的非线性模型预测控制（Parameterized Model – Nonlinear Model Predictive Control,PM-NMPC）方法。采用最小二乘法对船舶的参数化模型进行辨识,设计PM-NMPC控制器。对环境干扰下的某集装箱船艏向角控制和轨迹跟踪进行试验,验证控制算法的有效性,并将该控制器与比例积分微分控制器（Proportional plus Integral plus Derivative controller,PID controller）进行对比。仿真结果表明,PM-NMPC控制器轨迹跟踪效果更好,对未知干扰具有更强的稳健性。     

最小二乘支持向量机在船舶交通流特征分析中的应用研究

船舶交通流分布特征的研究可为船舶通航安全管理与航道规划设计提供基础性依据,而从离散的船舶交通流数据中拟合出其分布函数是研究其分布特征的关键。本文把最小二乘支持向量机引入到船舶交通流数据拟合中,代替传统的最小二乘法解决离散数据拟合问题。构建了基于最小二乘支持向量机的离散数据拟合模型,并对船舶交通流数据拟合进行了研究。结果表明,该方法在处理离散数据的回归拟舍时能获得较好的逼近曲线,且预测结果也具有一定的参考价值。     

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。     

AIS系统的最小二乘向量机数据修复算法研究

AIS是船舶安全系统中的一个重要子系统,能够为海上交通管理信息化提供必要的船舶静态与动态数据。但是AIS系统受多种因素的影响会产生大量的异常数据,误导船舶避碰决策,难以满足海事监管要求,所以必须对AIS系统中的异常数据进行修复,以保证AIS系统数据的完整性、连续性和可靠性。本文阐述了AIS系统的工作原理与异常数据的成因,基于最小二乘向量机算法构建起AIS系统异常数据修复模型,并对模型进行优化,建立PSO-LSSVM模型,提高了异常数据修复的准确性。     

基于最小二乘算法的 OFDM 信道估计

作为一种高效的传输技术,正交频分复用（OFDM ）正被广泛地应用于下一代无线通信系统。论文采用一种OFDM 系统中低复杂度的最小二乘（LS）信道估计算法,该算法采用在频域上插人梳状导频数据,通过仿真,证明了该算法在瑞利衰落多径信道中的优越性。同时,仿真也表明,当信道变化过快时,该算法的优越性将变得不再显著。     

基于最小二乘法的目标跟踪算法研究

利用最小二乘法对目标运动轨迹进行平滑滤波,由此外推目标在下一时刻的运动参数。计算机根据目标的运动参数计算误差量,经过PID运算后形成控制量送给伺服系统驱动电机转动,从而实现对目标的稳定跟踪。     

船舶航行轨迹自动化控制中PLC技术研究

为有效发现水域中那些偏离正常航行轨迹的船舶,从而提高船舶航行安全性,设计基于PLC技术的船舶航行轨迹自动化控制方案。通过提取船舶航线轨迹数据的方式,弥补缺失信息的插补空隙,完成PLC数据的采集及预处理。在此基础上,度量轨迹内航行节点间的相似性,按照正常轨迹点的建模需求,实现对时间复杂度的精准分析,完成船舶航行轨迹自动化控制中的PLC技术研究。对比实验结果表明,与GMM航迹分析算法相比,应用PLC自动化控制方案后,QIE水域避障系数提高至6.32,不仅提高船舶的航行安全性,也可有效发现偏离正常航行轨迹船舶的实时所处位置。     

船舶航行速度高精度控制的数学模型研究

现有模型无法适应不同荷载的航速需求,存在着控制精度低、控制时延长的缺陷。为此,提出船舶航行速度高精度控制的数学模型研究。分析船舶航行速度影响因素,构建船桨系统、柴油机以及附加阻力数学模型,以此为基础,基于PID技术设计航行速度控制器,制定船舶航行速度控制规则,通过执行控制规则,应用PID控制器实现了船舶航行速度的高精度控制。设置干扰环境,准备实验对象相关数据,进行船舶航行速度控制仿真实验。实验结果表明,与现有模型相比,本文构建模型航速控制精度较高,航速控制时延较短,表明构建模型航速控制效果更佳。     

基于改进递归最小二乘估计的潜器轨迹预测

由于海流、温度、海底地形等深海环境因素影响,同时存在潜航器自身推进器扰流、母船螺旋桨扰流等因素,超短基线（USBL）作为深海水下潜航器通信定位的系统存在通信延迟不一、异常值随机出现等问题。当潜航器与母船之间的水平夹角小于USBL自身的通信角,潜航器与母船无法实时通信,由此带来一定潜航器与船体的碰撞风险。针对上述问题及风险,提出基于改进的递归最小二乘法估计的潜航器水下轨迹预测方法,可有效降低测量扰动的影响,对航行轨迹进行预测。     

船舶航行数据记录仪的研究与发展

在１９９９年７月,国际海事组织航行安全分委会通过了国际海上人命安全公约（ＳＯＬＡＳ）第Ｖ章的修改议题并批准了船舶航行数据记录仪的标准草案,分委会建议委Ｖ章的内容于２００２年７月１日实施,以及从２００２年１月１日起,所有进出欧共体会员国港口的滚装渡船和高速客船将强制安装航行数据记录仪（ＶＤＲ）,在这种形势下,ＶＤＲ的研究与应用将进入一个崭新的历史时期。本文综合介绍了船舶航行数据记录仪的研制意义、发展现状、最低性能要求及未来发展方向。     

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

多船并行时,为精准控制船舶按照期望轨迹航行,研究多船并行航行轨迹精准控制算法。构建多船并行航行模型,分析多船并行航行位置与速度信息、动力控制量信息后,从首摇转矩与螺旋桨转速调节的角度,研究轨迹控制方法。将需控制轨迹的船舶当下位置与速度信息、期望位置与信息,作为基于位置与速度调节的多船并行航行轨迹控制算法的控制样本,计算当下位置与速度的误差值后,由模糊控制算法整定航行轨迹控制器3种控制参数,输出位置控制量、速度控制量,作为船舶首摇转矩、螺旋桨转速控制量,实现多船并行航行轨迹精准控制。实验结果表明：使用此算法,理想工况中多船并行航行位置与期望位置、航行速度与期望速度均一致;恶劣工况中多船并行航行轨迹的X轴位置误差、Y轴位置误差均小于0.2 m,轨迹控制结果精准。     

改进灰色模型的船舶航行轨迹自动预测研究

为实现更加精准、自动化的船舶航行轨迹预测,利用改进灰色模型,提出一种基于改进灰色模型的船舶航行轨迹自动预测方法。在船舶航行中的AIS数据中对船舶航行轨迹数据进行提取,其中AIS数据具体包括船舶航程数据、船舶动态数据以及船舶动态数据。通过数据估计算法插补缺失数据,分为2个步骤,第1步是对插补数据进行识别,第2步是对其进行插补。通过改进灰色模型对船舶航行轨迹进行自动预测,主要使用基于缓冲算子改进的灰色模型构建船舶航行轨迹自动预测模型。选取某船舶服务项目中包含的船舶AIS数据作为实验数据,对设计方法进行实例测试。测试结果表明,设计方法的数据提取质量较高、预测模型的误差较小,具有广阔的市场应用前景。     

基于最小二乘支持向量机的船舶水下焊接质量在线监测

以径向基函数(radial basis function,RBF)为核函数,将最小二乘支持向量机(least squares support vector machines,LSSVM)预测模型应用于船舶水下焊接质量在线监测.提出了一种自适应优化方法确定该模型中的可调超参数和核宽度参数,并建立了实时显示和报警系统.实验结果表明,该方法预测误差较小,建模耗时少,适合于船舶水下焊接质量在线监测.     

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。