基于船舶–流场耦合作用的内河航段船舶航行虚拟辅助驾引

[目的]为进一步提高船舶航行的安全性,对船舶辅助驾驶决策相关内容开展研究。[方法]针对选取的两段内河典型航段,基于实时数字航道流场信息,考虑航行规则约束,模拟船舶–流场耦合作用下的复杂流场航段虚拟辅助驾引。模拟南京和东流航段的虚拟辅助驾引,给出相应的安全驾驶方案,在航行过程中对船舶速度、位置和航向等信息进行实时追踪。[结果]仿真结果表明,基于Fluent二次开发的船舶–流场耦合作用的算法可有效解决船舶多自由度运动耦合和船舶–流场多物理场耦合的解耦问题;遇见弯道或分汊时,操小舵角长距离航行可以在避免降速和较大横移的同时实现船舶的安全航行。[结论]该算法可以有效对接数字航道流场信息,开展复杂流场环境下内河航段船舶航行的过程模拟,结果可为内河航段船舶智能航行决策提供数据支撑。     

山区航道定位数据特性分析及航迹融合纠偏*

实现船舶精确定位及航行状态远程实时监控,不仅对船舶的安全生产和任务执行情况做到实时跟踪、监管,还可通过航行轨迹回放协助事故追责及为船舶本身提供安全导航与避碰服务。通过采集大量山区航道中船舶接收北斗、GPS定位信息,分析数据特征,提取了速度、航向特征;综合两种定位方法的优点,提出了一套完整的信息融合方案,实现北斗、GPS定位信息的航迹融合纠偏。为内河山区航道船舶安全航行和监管通过了可靠的定位数据源。     

基于视频检测的船舶异常航迹模型及实验分析

水运交通的发展和桥梁的增多,导致船桥相撞事故的增多,同时现有的船舶交通管理系统及被动防船撞装置在内河通航桥梁防撞上具有一定的局限性,而基于视频监控的主动防船撞预警系统则可以更为有效的进行早期预警。因此本文提出了基于视频检测的桥区内河航道船舶异常航迹模型,分析船舶航速、能见度、运动方向、船队大小、船舶领域、风力、浪高和人为因素等8个指标信息,从而判断船舶航行的异常与否,并实时给出预警信号来避免船撞桥事故的发生。经实验及性能分析,验证了该模型具有较高的准确性,可有效的获取船舶异常航迹,用于主动告警决策。     

内河弯曲航道凹岸取水口处船舶安全横距计算模型研究

依据船舶通过内河弯曲航道运动规律,考虑取水口对船舶航行的影响特点,以某工程实例为研究对象,建立船舶通过内河弯曲航道凹岸取水口处安全横距计算模型。为保证船舶安全通过弯曲航道中取水口所导致的横流区域提供依据。     

船舶下行过弯船位摆置方法数值计算

随着船舶大型化发展,越来越多的海船进出内河航道,然而我国内河弯曲航道宽度有限,加上受弯曲航道扫弯水的影响,大型船舶在内河弯曲航道航行潜在一定风险。船位摆置决定了航行于航道中的船舶能否顺利过弯,在长期航行实践中,主要采用“挂高取矮”这一经典过弯航法。目前,国内外对船舶过弯时船位摆置的量化研究较少,驾引人员大多只凭借经验,并不能根据实际水流条件,准确判断船舶过弯时应摆置的船位。因此,基于“挂高取矮”航法,建立船舶过弯船位摆置数学模型,通过Matlab分别对过弯船舶横移量和航迹带宽度与偏航角和横流的关系进行数值计算,量化研究船舶船位摆置方法。结合尹公洲弯曲航道,利用船舶操纵模拟器进行仿真模拟,仿真结果与数值计算结果基本一致,表明数值计算结论可信,且具有一定工程应用价值。     

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并...     

多功能智能测流航标的研制与应用

专门研制的多功能智能测流浮标,运用标准横流标(浮标)为载体,配置集成专用多普勒流速仪、超声波水位器、风速风向传感器、卫星定位器、数据信息智能处理器等设备与专用管理系统,有效解决内河航道重要河段、河口的水位、水深、流速、流向、能见度、风速、风向等与船舶航行有关的实时动态要素的智能采集与传输等技术问题,实现内河航道要素船岸智能感知,引导船舶安全航行。     

自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策

[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。     

河船目测船位的原理及应用

船舶航行在海洋上是用天文航海、地文航海、雷达、电测向仪和GPS等方法测定船位,将测定的船位绘在海图上再制定航向,船按该航向航行.内河航道狭窄、弯曲,要求驾驶员时刻掌握本船在航道上的位置,以正确的航向航行,安全地操纵船舶.     

基于模糊逻辑的船撞桥风险预警方法

为实现船舶碰撞桥梁前的安全预警及船舶过桥行为的改进,提出一种基于模糊逻辑的船撞桥安全预警模型。通过构建并分析船撞桥情景,确定船撞桥的风险因素,并根据理论分析和统计数据对影响因素进行模糊化处理,建立船撞桥模糊推理规则库和模糊推理机,去模糊化获取船撞桥风险。应用船舶通过港珠澳大桥江海直达航道桥为例,对船撞桥风险进行验证,结果表明该方法能够很好地实现船撞桥安全预警。该预警模型可作为船舶智能航行的重要组成部分,也可供海事部门用于船舶航行的安全监管工作。     

试述基于多传感信息融合的内河水运统计应用研究

目前我国水运统计的主要手段是抽样统计,嘉兴港航局定期在船舶样本库中抽取样本船,通过人工调查,根据样本船调查结果推算出全区的统计数据。抽样统计方法在实际应用过程中难免会存在数据不准、分析不到位等问题。基于多传感信息融合的内河水运统计方法,运用科技手段可对全样本船舶流量流向、船舶航行里程、航道船舶密度的即时化、准确化、精细化统计分析与展现,实现对水路运输船舶科技化、动态化和智慧化管理。     

安徽省内河船舶超载原因和应对策略

船舶超载行为严重威胁船舶的航行安全,扰乱水运市场正常秩序。本文通过分析内河货船超载运输的主要原因,结合海事管理工作实际,提出了控制内河船超载运输的对策。     

主动式RFID技术的船舶航行环境信息实时采集方法

实时采集船舶航行环境信息,不仅能提高航行安全性,还能提升航行效率,为此,研究采用主动式RFID技术的船舶航行环境信息实时采集方法。在主动式RFID标签内存储航道附近的航道与水文等航行环境信息,并安装至船舶航行的航道附近;通过触发器发射信息采集指令的低频触发信号,当主动式RFID标签进入低频触发信号范围内时,主动式RFID标签利用自身电源生成电流,并由天线发射航道与水文等环境信息的电磁波信号至RFID读写器;利用RFID读写器解码接收的电磁波信号,得到航道与水文等信息,完成船舶航行环境信息实时采集;通过概率功率控制的防碰撞算法,降低主动式RFID标签碰撞发生概率,提高信息实时采集精度。实验证明,该方法设计的触发器具备较优的信号触发性能,可有效实时采集船舶航行环境信息,且信息实时采集精度较高。     

内河航道宽度的确定方法

为确保船舶在内河航道的通航安全,运用概率理论和船舶领域理论研究船间间距、船岸间距确定方法,运用水动力学理论研究弯道流致漂移量和船桥间距确定方法。研究结果表明:运用概率理论、船舶领域理论及水动力学理论研究船间间距、船岸间距及弯道流致漂移量、船桥间距科学合理;内河航道宽度的确立应综合运用各种理论。内河航道宽度的确定,有利于减少船舶交通事故发生的概率。     

内河航标维护船监控系统设计研究

文章分析了内河航标船舶数字化监控系统的功能需求,提出了由数据采集、数据传输和数据应用3个子系统组成的系统整体架构,设计了船岸通信协议,构建了内河航标船舶机舱监控系统与船舶航行状态监控系统,同时开发了航标维护船舶信息管理软件。     

内河船舶嵌入式网关系统设计

随着内河智能航运技术的发展,迫切需要将内河船舶下层现场总线的数据与以太网进行有效的信息交互。文章从CAN总线与以太网通信的特点出发,设计出一种用于内河船舶嵌入式网关,实现CAN总线与以太网之间的无障碍数据通信,构成船舶运行与货物状态信息网络,为内河船岸信息交互提供基础平台。     

基于VITS的内河船舶安全指数分析模型研究

船舶AIS数据在内河应用中易缺失,难以形成对内河船舶安全监管的数据支撑,考虑到内河船舶VITS数据中包含船舶标识码、位置、时间、航速和角度等信息,基于VITS的内河船舶数据建立了相邻指数和碰撞指数相融合的安全指数,结合实际的数据分析,结果表明可形成安全态势,形成船舶运行态势的量化和可视化,并可有效支撑内河船舶运行的安全与管理决策。     

内河航道发光标牌应用研究

内河航道标牌是以形状、颜色、图案和文字向所有过往船舶提供管制、警告、指引功能的助航设施。航道标牌不仅仅是保障船舶航行安全,提高内河航道服务能级的重要组成部分,也是打造综合交通运输体系,提升城市品牌形象战略性资源的有益补充。白天阳光充足照度下,标牌都具有良好的可视距,容易被发现和阅读,而夜晚低照度下,航道标牌可视距不足,部分或全部丧失了它的作用。文章以苏州内河航道为例,基于夜间可视距调查分析了苏州苏西线五福桥段航道标志牌建设中发光标牌设置的必要性。结果表明,在内河航道上设置发光标志标牌,可大大提高夜间可视距,更容易被船舶司乘人员发现和阅读,保障了船舶航行安全。     

物联网环境下船舶航行大数据异常属性划分

由于人工记录、手动测量等方式存在信息不及时、不准确以及局限性的问题,无法获取到实时、全面的航行数据,降低了大数据异常属性划分结果的有效性,因此提出物联网环境下船舶航行大数据异常属性划分方法。在物联网环境下利用离散度函数,加权处理船舶航行大数据属性特征。通过密度选择法,确定船舶航行大数据异常属性划分的初始聚类中心。利用属性加权快速聚类算法,结合离散度函数与初始聚类中心,完成船舶航行大数据异常属性划分。实验证明,所提出方法可有效划分船舶航行大数据异常属性。在不同大数据规模下,该方法异常属性划分的加速比均较大,即异常属性划分速度较快。     

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。