基于虚拟现实技术《船舶管理》课程自主学习项目设计

利用虚拟现实技术虚拟船舶机舱场景,可以在机械设备上设置交换功能或者故障点,将《船舶管理》课程内容分解成对应的学习任务,这些学习任务适合学生自主学习且便于在虚拟场景中完成。学生在虚拟的环境中可以完成机舱值班、机械操作和应变部署等任务。基于虚拟现实技术的自主学习项目可以有效地调动学生自主学习兴趣,培养学生的自主学习能力,更好的适应职业发展和社会需求。     

基于模拟器的“船舶操纵基础”实践创新教学研究

文章在分析新形势下航海类大学生实践创新能力培养必要性的基础上,以船舶操纵模拟器为平台、以水上实践和模拟器教学经验为铺垫,运用层次递进、项目导向和任务驱动法,紧密结合专业课程教学和行业实际需求,系统阐述了"船舶操纵基础"实践创新教学的思路、过程、手段和效果,以期为航海类院校开展专业实践创新教学提供借鉴。     

基于CAN总线的船舶电站自动控制系统设计

文章介绍基于CAN总线的船舶电站自动控制系统的组成和功能,说明了船舶电站自动控制系统的结构和软、硬件设计方法,该设计方案的实现可以进一步提高机舱自动化的水平。     

基于STCW公约马尼拉修正案要求的《船舶电气与自动化》课程教学改革研究

STCW公约2010年修正案马尼拉修正案对航海院校提出了更高的人才培养要求。本文分析了该课程在岗位需求中的定位,根据定位设立教学目标,重构教学内容,探索和研究了课程的整体设计思路、教学手段以及考核方式,为改善船舶电气与自动化教学效果及进一步开展教学改革提供参考。     

对内河船舶整体建造法焊接工艺的思考

由于受工艺技术水平、生产技术条件、起重条件等限制，吉林省造船行业基本都采用整体建造法。文中分析了采用整体建造法对船舶建造质量的影响，从合理确定和采用造船焊接工艺的角度．提出了提高整体建造法建造船舶质量的措施。     

基于组态技术的船舶自动化控制系统设计平台的开发

针对船舶自动化控制系统的应用需要,对通用组态软件进行二次开发和功能增强,是基于组态技术船舶自动化控制系统设计平台开发的关键。文章从专用图形库、参数函数库、控件库打造等方面,对船舶自动化控制系统设计平台的开发模式进行了分析,提出了相关系统架构。     

关于船舶水手职业标准的几点思考

本文结合中远集团高技能人才队伍建设试点工作实践,从船舶水手职业资格等级的确定入手,就船舶水手职业标准进行了几点思考,提出了建议。     

浅析船舶避碰决策研究的现状与前景

介绍了船舶避碰决策研究中的船舶碰撞危险度的确定方法,综合分析评价了船舶避碰决策系统的研究现状,指出基于AIS信息环境的船舶避碰决策系统研究是未来船舶自动避碰决策系统研究的新方向.     

开发高性能船舶电站管理系统的简捷途径

随着微电子技术、信息技术的飞速发展,集成和模块化成为目前船舶电站自动化设备组成的主要特征。这一特点为国内众多船舶自动化设备厂家应用国内外市场上可以方便购买的高性能发电机控制模块自行开发船舶电站管理系统提供了简捷的途径。文中介绍了构成船舶电站管理系统的核心模块—发电机并车与保护单元的功能和使用方法,对该模块与配电屏主开关之间的硬件电气联结方式给出示例,从而展示了船舶电站自动化产品开发简捷途径中的核心技巧。     

船舶图样专用图块的程序设计

介绍了基于AutoCAD VBA船舶图样专用图块的程序设计方法,采用参数化方法用AutoCAD VBA编写了相应的应用程序,得到了船舶图样专用图块,经实际应用可提高图块创建效率。     

嘉兴内河航运“船联网”建设的探索与实践

嘉兴内河作为浙北航区的重要组成之一,提高航运信息化程度,是当前的重要任务之一。本文在嘉兴航区现有信息化程度的基础上,结合实际,提出嘉兴航区"船联网"建设的设计原则、发展方向和总体构想,同时就船舶-桥、船舶-码头、船舶-通航环境信息感知系统构架进行分析,提出实现目标。     

基于AIS数据的船舶安全航行水深参考图

通过挖掘海量AIS数据, 提出了一种新的航道水深信息获取方法, 即构建船舶安全航行水深参考图; 采用数据预处理的方法对历史与在线的AIS数据进行清洗和修补, 生成船舶运动轨迹; 选定船舶航行区域的时间与经纬度, 采用K-means聚类算法对船舶航行过程中的吃水数据进行聚类分析, 得到不同安全航行区域的船舶分类, 运用BP神经网络模型预测并补齐AIS数据中缺失的船舶最大吃水信息; 分割船舶历史轨迹, 当子轨迹的时间间隔在10~20min时, 采用Spline插值方法对船舶轨迹中的丢失数据进行插值; 采用凸包构建同类船舶的安全航行水深区域图, 将不同吃水类型船舶的安全航行水深区域图合并, 得到船舶安全航行水深合并图; 将不同吃水类型的船舶安全航行水深合并图与航道图叠加, 得到船舶安全航行水深参考图。试验结果表明: 当聚类算法参数设置为4时, 聚类后得到4类船舶, 对应的船舶最大吃水范围分别为0.1~4.8、4.8~6.6、6.6~10.0、10.0~13.0m, 对应的至少可通航船舶吃水分别为1.8、2.4、3.3、5.0m, 说明船舶最大吃水与至少可通航船舶吃水呈正相关关系; 构建的船舶安全航行水深参考图在电子航道图中覆盖了86%的航道, 并与航道图的深水部分重合率为80%, 因此, 构建的船舶安全航行水深参考图能反映航道水深的真实情况, 满足不同类别船舶的导航需求。      

开阔水域多物标动态自适应智能航行方法

考虑船舶操纵特性、《1972年国际海上避碰规则》和良好船艺要求,提出了动态自适应目标船不协调避碰行动的开阔水域智能航行方法;将物标分类、建模并构建数字孪生交通环境,结合航向控制方法、操纵运动和复航模型构建了自动航行模型,推演了船舶非线性操纵运动;基于自动航行模型量化解析了《规则》要求,探究动态避碰机理,建立了可行航向求取方法;在多目标环境中,提出了目标船机动判别方法,研究了《规则》约束下构成自主航行方案的改向时机、幅度和复航时机等要素求取方法。仿真结果表明:依靠信息秒级更新的滚动计算,提出的智能航行方法可自适应剩余误差和目标船随机运动;提出的智能航行方法能将可行航向区间和改向幅度精确到1°;将程序运行和复航时机计算步长设置为1、10 s,设置多类静态物标和6艘保向保速目标船,在640、1 053、2 561和3 489 s,本船进行右转9°、复航、保向保速和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点;设置目标船在300 s采取不协调转向避让行动,本船在980、2 790、3 622、5 470 s时进行右转9°、左转12°、右转17°和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点。可见,任意初始状态下的船舶均可沿计划航线自动航行至终点,提出的方法能满足多个、多类动静态物标共存的真实开阔水域环境中的智能航行需要。      

Research on a Task Planning Method for Multi-Ship Cooperative Driving

A new method for a cooperative multi-task allocation problem(CMTAP) is proposed in this paper,taking into account the multi-ship, multi-target, multi-task and multi-constraint characteristics in a multi-ship cooperative driving(MCD) system. On the basis of the general CMTAP model, an MCD task assignment model is established. Furthermore, a genetic ant colony hybrid algorithm(GACHA) is proposed for this model using constraints, including timing constraints, multi-ship collaboration constraints and ship capacity constraints. This algorithm uses a genetic algorithm(GA) based on a task sequence, while the crossover and mutation operators are based on similar tasks. In order to reduce the dependence of the GA on the initial population, an ant colony algorithm(ACA) is used to produce the initial population. In order to meet the environmental constraints of ship navigation, the results of the task allocation and path planning are combined to generate an MCD task planning scheme. The results of a simulated experiment using simulated data show that the proposed method can make the assignment more optimized on the basis of satisfying the task assignment constraints and the ship navigation environment constraints. Moreover, the experimental results using real data also indicate that the proposed method can find the optimal solution rapidly, and thus improve the task allocation efficiency.     

基于串联排队网络的三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度模型

为了提高三峡-葛洲坝水利枢纽的整体通过能力,分析了三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度的实际需求,建立了三峡-葛洲坝水利枢纽联合调度数学模型,考虑了闸室面积利用率最大、整体待闸时间最小两个目标函数和船舶编排过程中的八个约束,应用串联排队网络理论求解模型。算法将申报船舶按照航向分成四个船舶序列,动态计算每艘船舶的权重,兼顾船舶长度与宽度优先,待闸时间约束、葛洲坝船闸通航条件限制和任务均衡的要求,循环排船,逐步优化。应用结果表明应用该数学模型和编排算法编制一个计划期的两坝五闸计划仅需2 min,编排时间短,葛洲坝2#船闸的闸室面积利用率高于70%,并且客船和旅游观光船均排在前面的闸次中,说明客船的待闸时间约束是满足的,并且在航向上是上下航向交替运行,没有出现倒闸情况,编制的计划满足实际调度需要。     

基于攻击层次的重放攻击分类

从密码协议消息块、块间、步间和协议间4个攻击层次，提出了基于攻击层次的重放攻击分类．这种分类方法不仅包含了Syverson的分类，还将重放攻击扩展到了协议层次．给出了各层次可行的重放攻击实施的方式．根据此分类可以从块、块间、步间和协议间4个层次，快速地检查并发现安全协议中是否存在重放攻击．     

通航环境危险度影响因子评价与研究

分析确定了在通航环境中影响船舶安全运输的因子,综合理论与实践确定了各评价因子的分级标准,采用模糊综合评判法和层次分析法建立通航环境安全评价模型、确定了各影响因子的权重,对实现安全高效的海上运输具有重要意义.     

船舶的制动和保向性研究

在狭窄或者受限制的航道或水域,如何既能够有效地对船舶制动,又能在制动的过程中不会产生较大的船舶偏转和偏移,在有限的航道或水域中对船舶进行有效的操纵．是保证船舶航行安全的要点,本文根据实际操船经验,介绍了船舶在航道或狭水道中制动时的保向措施。     

基于Pareto蚁群算法的船舶风险规避路径优化

船舶在海上航行时,一直面临着海上运输风险的威胁,为了降低海上运输风险同时考虑船舶经济效益,本文建立了以运输风险最小和航行成本最小的双目标路径优化模型,实现船舶风险规避.运用栅格法构建环境模型,为相应的栅格路径赋予航行成本和运输风险,并设计了一种基于Pareto最优解集和NSGA小生境方法的多目标蚁群算法.以印度洋海域的2条航线为案例,以经典单目标蚁群算法为对比,验证了模型和算法的有效性.结果表明,该模型和算法在解决船舶风险规避路径优化问题上具有良好的效果,能为决策者制定船舶海上运输风险规避路径提供决策参考.     

船舶编队控制综述

研究了船舶编队控制的特点,从船舶编队控制结构、编队路径规划、编队运动建模和编队运动控制4个方面分别对现状和方法进行分析;介绍了船舶编队控制原理,描述了船舶编队领导-跟随结构、虚拟结构、图论结构、基于行为结构的数学表示方法及应用场景;针对船舶编队路径规划,总结了编队环境建模、全局路径规划和局部避碰规划等最新方法及其特点,展示了基于粒子群优化算法的船舶编队局部避碰效果;针对船舶编队控制运动建模,构建了考虑干扰、控制时延和约束的船舶编队水动力模型,并将该模型在船舶编队过闸控制场景中进行了验证;针对船舶编队运动控制,归纳了典型集中式、分散式和分布式编队控制器特点,指出分布式编队控制器具有更好的鲁棒性和可扩展性,设计了基于分布式模型预测控制的编队航行控制器。研究结果表明:目前船舶编队控制技术瓶颈主要体现在有人/无人编队共融、岸端驾控为主的内河船舶编队控制、不确定干扰下的船舶编队控制、通信受限下船舶编队鲁棒控制、特殊水域船舶编队控制和船舶编队控制一致性等方面;在未来船舶编队发展中,应重点解决船舶编队分布式协同控制、船舶编队任务多元化控制、基于生物群体机制的船舶编队控制、特殊水域船舶编队控制、人工智能技术在船舶编队控制中的应用等问题。