船舶自动化导航存在的问题与对策

船舶航行安全是船舶导航的首要问题,而自动化导航是船舶导航发展的必然趋势。随着船舶自动化导航的实现和提高,充分体现了自动化导航的优越性。同时,对船舶自动化导航过程中存在的问题,应采取合理的对策,努力提高船舶自动化导航的精度和自动化导航的可靠性。     

论船长在气象导航中的作用

根据船舶气象导航的原理以及影响航线设计因素的原则,为船长、船东和租船人如何正确选择使用气导公司及其提供的资料提供一些参考意见,以期减少船东、租船人之间使用气导的纠纷。     

无人驾驶船舶规模应用指日可待

现在无人驾驶飞机、汽车已经相当普遍,而无人驾驶船舶则鲜为人知.我国沈阳航天新光集团有限公司、哈尔滨工程大学在无人驾驶船舶方面做了大量的研究.由航天新光公司曾研制成功的“天象一号”无人驾驶气象观察艇(图1),为北京奥运会的青岛奥帆赛提供气象保障服务,这也是世界上首次应用无人船进行气象观察和预报.“天象一号”无人艇全长6.5米,船体用碳纤维制成,应用了包括智能驾驶、雷达搜索、卫星导航、图像处理与传输等在内的诸多当代前沿科技.其成功应用,为我国进一步研制高性能无人驾驶船舶创造了有利条件.     

基于ASAE深度学习预测海洋气象对船舶航速的影响

为了有效地预测海洋气象对船舶航速的影响, 在稀疏自编码(SAE) 网络模型的基础上提出交替稀疏自编码(ASAE) 网络模型; 构建了海洋气象对船舶航速影响的预测框架, 利用关联规则方法对航行数据进行特征选择, 挖掘了船速影响因素及其隐含关系; 整合了中国远洋海运集团有限公司提供的船舶航行数据以及美国国家海洋和大气管理局提供的气象数据, 用训练样本对ASAE网络模型进行训练, 用测试样本对ASAE网络模型进行验证, 并与支持向量回归(SVR) 模型、反向传播神经网络(BPNN) 模型、深度信念网络(DBN) 模型及SAE网络模型的预测结果进行了对比。研究结果表明: ASAE网络模型的训练时间和海洋气象对船舶航速影响预测值的均方根误差分别为8.2s和0.287 3kn, 与SVR模型、BPNN模型、DBN模型及SAE网络模型相比, 训练时间分别缩短了1 683.1、66.9、2.0、1.5s, 预测准确度分别提高了0.045 5、0.296 9、0.153 4、0.178 6kn; ASAE网络模型的预测结果更符合实际海况, 可动态掌握海洋气象对船舶航速的影响; 通过预测的航速影响值来推算实际航速可为气象导航优化船舶运输过程起到辅助作用, 在进行航线规划、航速推荐等航行优化策略时能准确考虑海洋气象所产生的复杂影响, 从而改善船舶运营能效指标, 实现节能、低碳、绿色航行的宗旨。      

基于ECDIS的船舶智能语音导航系统研究

方便快捷的智能语音导航已在车载导航领域广泛应用,但在船舶导航领域的应用依然较少.基于电子海图显示与信息系统(ECDIS)构建海图检索区域模型和安全水深模型,通过碰撞区域半径(SDA_min)建立船舶交会特征模型,提出基于ECDIS的船舶智能语音导航系统.该系统可实现自主设计航线、自动识别危险,并对报警信息进行语音播报,使驾引人员通过听觉也能获得导航设备的报警内容,以提高值班效率.     

ARPA雷达与AIS数据融合的必要性和AIS-ARPA系统研究

为了确保海上安全航行,航海人员利用导航设备,获得航行安全相关的数据,对航行局势作出判断,然后运用专业技能操纵船舶,确保船舶与海洋环境的安全。本文首先指出当前现行导航设备在操作上存在的不足,然后提出通过数据融合方法,引入一套新的AIS-ARPA导航系统。经过数据融合、滤波处理后,同时具有ARPA雷达和AIS两种导航设备的性能优越性,导航精度更高,可以减轻操作人员的工作强度,更加准确地对船舶周围局面作出判断。     

现代船舶动态监测系统介绍

本文介绍了利用ＧＰＳ（全球定位系统）监测 船舶导航是保障现代船舶安全地的重要手段。     

海警舰艇气象水文保障问题及对策探析

合理利用气象水文条件,可以帮助船舶避开恶劣海况、缩短航程、减少海损,保证船员及旅客安全,提高船舶运营效率。有效的气象水文保障能及时提供精准的气象水文资料和预报,给出避开不利气象水文条件的航海计划建议及措施,对海警舰艇的海上维权执法意义重大。在把握海警舰艇气象水文保障基本内涵的基础上,分析海警舰艇气象水文保障存在的问题,提出进一步完善海警舰艇气象水文保障的对策,以弥补当前海警舰艇气象水文保障的不足,有效保障海警舰艇执勤执法任务的顺利实施。     

基于CAN总线的综合船桥模拟实验系统的设计

综合船桥模拟实验系统将综合船桥系统硬件设备与传统的船舶操纵模拟器进行有机结合.提出一种基于CAN总线实现综合船桥导航设备互联的优化网络结构并应用于综合船桥模拟实验系统,利用该CAN总线网络能够实现各导航设备与船舶操纵模拟器之间的信息共享与交互,使得系统具有高度整合性和可靠性.从系统可靠性理论分析了该总线网络的优化方案可行性.     

基于分布式WebChart的船舶导航系统

为了提高目前WebChart信息传输与交互的效率,分析了WebChart作为船舶导航系统需要解决的海图数据网络传输、实时获取本地导航设备数据、客户端之间信息交互等问题,提出并构建了一种基于分布式WebChart的船舶导航系统。该系统采用数字签名和Java本机接口方法解决了WebChart对本地资源的访问,实现了通过客户端串口对本地传感器信息的读取,并且系统采用了分布式体系结构,船舶用户不仅可以通过网络浏览器浏览海图数据,而且可以在海图平台上相互可见和交互,从而使船舶用户能够方便地通过网络实时、准确地分析和了解其周围的动静态航行环境,获取全面的导航服务。     

海面遇险目标快速接近辅助决策系统

在大风浪天气条件下,为了使救助船在能够保障自身安全的前提下,尽早靠近遇险目标实施救助,采用专家问卷调查的方式,得到了北海救助局主力救助船的失速情况、航行风压差与风险等级隶属度等数据。根据模糊数学和风险分析理论,建立了救助船的风险评估模型,提出了基于电子海图的大风浪信息综合显示与救助船舶航线优选平台的功能需求,优化了航线风险评估流程,并设计了大风浪天气条件下海面遇险目标快速接近辅助决策系统。仿真结果表明:距离遇险目标最近的救助船北海救196航线风险等级过大,Ⅲ级风险的隶属度为1.0;救助船北海救108沿2号航线前往遇险目标时,会遭遇8级横风,Ⅲ级风险的隶属度为0.5,失速明显且航行时间过长;救助船北海救113的1号航线安全性较佳,时间最短,为最佳航线。仿真结果与实际结果一致,可见,系统有效。     

大风浪中船舶抗风浪航法浅议

本文通过分析大风浪天气对船舶航行安全的影响，探讨了避航、锚泊避风、迎风行驶、顺风行驶等航法，以及在大风浪中掉头的方法。     

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。      

船舶航行安全影响因素量化分析

为了保障海上船舶航行安全,采用构建船舶航行安全影响因素鱼骨图,利用模糊层次分析法对环境条件、交通调查中船舶行为基本要素进行量化分析.运用交通模型研究不同自然环境条件下的船舶安全航行方法的特点,对基于海上船舶密度、航迹分布、交通流、交通量和船速分布、船舶到达规律、交通容量、船舶行为、船舶管理等基本要素,进行数学方法的定量...     

基于马尔科夫链的恶劣天气船舶行为预测

准确预测恶劣天气时船舶行为是港口水域应急调度和高效安全管理的关键,提出一种基于马尔科夫链的恶劣天气船舶行为预测模型.根据分析船舶行为实际变化规律,得出船舶行为是由船舶在不同空间进行状态转移而形成,然后结合船舶行为分布数据采用经验风险最小化策略求解状态转移矩阵,最后通过初始状态分布和状态转移矩阵预测恶劣天气时船舶行为.实例验证和分析结果表明该预测模型能科学准确地预测恶劣天气时船舶行为,可为港口应急调度与高效管理提供有效参考.     

基于姿态监测的船舶航行安全监控系统研究

利用自主开发的船舶姿态测量平台,以及MMG、SVM和ADRC等技术手段,首次研究开发一种基于船舶六自由度运动姿态,监测的船舶航行安全实时监控系统,解决船舶航行状态下,不能实时调整合理吃水差及准确预报船舶航行状态的问题,摆脱传统意义上的有关船舶航行安全实时监控相关技术的束缚．     

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。     

流态对江海直达船舶航行的影响

分析了江海直达船舶航行水域的流态特性,并对船舶操纵性能的影响进行了探讨,为保障船舶安全航行提出了相应的建议。     

基于OSG和Matlab的船舶启动阶段视景仿真研究

针对船舶操纵模拟器对船舶启动状态研究的需求,以开源工具OSG作为船舶航行模拟器的软件开发平台,以7000DWT油轮的推进装置和舵为研究对象,进行运动模型数学建模,利用MultiGen Creator建立船舶及地理场景模型,并利用OSG各个工作空间功能,对上述模型进行加载,构成临近环境要素。设计运动函数实现船舶从静止至到达额定航速的加减速、转舵和正倒车操作,用MFC对开发的系统进行封装,实现对虚拟船舶驾驶及周边视景的控制,并结合Matlab为船舶航行驾驶模拟器的开发提供一种新的解决方案。