基于无线局域网的船舶通信信道负载率调控方法分析

传统船舶通信信道负载率调控方法,可以对通信信道负载率进行调控,但由于调控精度等级低,造成调控不及时的问题影响通信质量。为此提出基于无线局域网的船舶通信信道负载率调控方法。利用无线网络网关协议,接入无线网络环境,通过CLM多部分载频分析,完成无线局域网船舶通信信道模块的构建;依据BFP通信算法,完成信道负载状态字的输出,采用ACD调控模式,实现基于无线局域网的船舶通信信道负载率调控。实验数据表明,该设计调控方法较传统调控方法综合调控能力提升24.78%,其保证通信质量良好运行。     

物联网环境下船舶短包通信资源智能分配方法

为降低船舶短包通信数据传输能耗,并高效完成船舶数据传输,提出物联网环境下船舶短包通信资源智能分配方法。该方法依据船舶物联网短包通信网络结构,计算短包安全通信容量,以此为基础构建短包通信总功耗最小化为分配目标,在数据传输安全容量约束的前提下,提出基于深度强化学习（DNN）的传输功率智能分配算法,智能分配船舶短包通信资源。测试结果显示：该方法具有较好的数据传输稳定性,各个信道的传输速率均在0.5～0.6 Mbps之间,公平指数计算结果均在0.916以上,短包通信资源智能分配均衡性较高;最大传输功率结果为27.4 MW,满足应用标准。     

船舶通信系统中的信道分配算法设计

船舶通信系统的信道分配可有效均衡信道负载、节约通信开销,为此,提出基于新的船舶通信系统信道分配算法。首先建立船舶通信系统的通信能耗模型,然后采用链路节点自适应收发方法均衡控制船舶通信系统信道分配,并采用链路节点自适应收发控制模型控制不同接收阵元,建立节点和资源信息调度之间的联系,达到合理分配船舶通信系统信道,最后对船舶通信系统信道分配算法的性能进行仿真测试。结果表明,本文方法提高了船舶通信系统的吞吐量,使各信道之间的负载更加均衡,能够大幅度降低船舶通信系统通信开销,是一种有效的船舶通信系统信道分配算法。     

船舶通信信道负载调控技术研究

针对传统船舶通信信道负载调控过程中出现的调控精度低、响应时间长的问题,设计一种基于无线局域网的信道负载调控技术。利用无线网关协议,对信道的载频特征进行分析,在此基础上,确定信道负载状态字的输出格式,将BFP算法作为主帧定义进行信道输出状态的实时控制,实现船舶通信信道的负载调控。通过仿真实验验证了该技术的有效性,结果表明,无线局域网负载调控技术较传统负载调控技术的精度高出了24.78%,且响应时间较为合理,符合理想的信道负载调控标准。     

改进LEACH算法的船舶无线网络路由算法机制

路由算法是船舶无线网络通信的重要技术,当前船舶无线网络路由算法的能量消耗比较大,影响船舶无线网络生命周期,同时存在船舶无线网络数据传输时延长的缺陷,为了解决当前船舶无线网络路由算法存在的局限性,设计了一种改进LEACH算法的船舶无线网络路由算法。首先对LEACH的船舶无线网络路由算法工作原理进行分析,找到引起不足的因素,然后根据最优簇首数对船舶无线网络进行分区,并选择最优节点作为簇首,最后对船舶无线网络的路由通信机制进行改进,以减少数据传输能耗,并进行了船舶无线网络路由算法的性能测试实验。结果表明,本文算法能够大幅度降低船舶无线网络路由数据传输错误概率,节约了船舶无线网络路由数据传输的能耗,提高了船舶无线网络路由可靠性,较好克服了当前船舶无线网络路由算法存在的不足,具有较好的实际应用价值和理论研究意义。     

面向物联网的船舶通信网络数据传输路径优化仿真

数据传输路径优化算法是当前船舶通信网络研究中的重要方向,为了解决当前数据传输路径优化算法存在时延大、数据传输功率低等不足,提出了面向物联网的船舶通信网络数据传输路径优化算法。首先针对数据传输时延大的问题,对全部物联网节点进行分簇操作,减少数据传输重复信息,加数据传输速度,然后设计了根据最短距离建立船舶通信网络数据传输路径最化算法,最后采用进行仿真实验,以验证船舶通信网络数据传输性能。结果表明,本文方法缩短了船舶通信网络数据传输时延,加快了船舶通信网络数据传输速度,而且船舶通信网络数据传输成功率得到了明显改善。     

移动船舶通信网络的信道均衡技术研究

信道均衡问题是移动船舶通信网络研究中的重点课题之一,目前存在的解决方法主要有2种:基于神经网络和基于遗传算法的信道均衡技术,这2种方法经实践,信道分配效果较差,导致产生了极大的误码率,影响了数据传输质量。针对上述问题,研究一种基于蚁群算法的信道均衡技术。该技术首先需要建立一个移动船舶通信网络的信道均衡模型,然后利用蚁群算法对该模型进行求解,找出最佳的信道均衡方案。结果表明:与传统基于神经网络和基于遗传算法的信道均衡技术相比,利用本技术进行信道均衡后,误码率分别降低0.32×10–5%和0.05×10–5%。     

船舶网络中的均衡化信道资源分配算法设计

船舶网络信道资源分配算法存在时间长、效果差等问题,导致信道资源分配不均衡、船舶网络通信质量差,为了解决该问题,提高船舶网络通信质量,提出一种船舶网络中的均衡化信道资源分配算法。首先对船舶网络的信道资源分配研究进行分析,并建立船舶网络信道资源分配的目标函数,然后引入蚁群算法对船舶网络信道资源分配的目标函数最优解进行搜索,最后进行船舶网络信道资源分配仿真模拟实验。结果表明,本文算法可能较好实现船舶网络信道资源分配均衡,提高了船舶网络数据传输的成功率,大幅度改善了船舶网络信道通信质量,克服了当前船舶网络信道资源分配算法存在的局限性。     

基于物联网的船舶联合通信系统设计

普通船舶通信系统,存在传输信道分配不合理、冗余通信信息占比过重等弊端。为解决上述问题,设计基于物联网的新型船舶联合通信系统。通过物联网框架设计、联合通信接口设计,完成新型系统的硬件部分设计。通过信息接收模块设计、信道分配模块设计、显示模块主程序设计,完成新型系统的软件部分设计。模拟系统运行环境,设计对比实验结果表明,应用基于物联网的新型船舶联合通信系统后,传输信道分配情况明显更加合理,冗余通信信息在所有船舶信息中占比,不会超过20%。     

基于EM算法的海上AIS网络数据传输拥塞抑制方法

为规范海上交通运行环境,AIS被广泛应用在船舶上,有效降低了船舶碰撞事故,规范了交通秩序,但是受到信道资源的限制,岸上基站与海上船舶之间的通信质量并不是很好,导致传输延迟和数据丢包现象严重。为此,针对基于免疫算法、蚁群算法、遗传算法的3种数据传输拥塞抑制方法性能不足的问题,提出一种新的基于EM算法的海上AIS网络数据传输拥塞抑制方法。该方法先是利用EM算法实现AIS网络传输拥塞检测,后在检测结果的基础上,利用免疫粒子群算法实现AIS网络数据传输拥塞抑制。结果表明,3种数据传输拥塞抑制方法相比,本文方法的AIS网络数据传输延迟缩短、传输丢包率降低,说明本方法的拥塞抑制性能更高,提高了海上AIS网络数据传输质量。     

基于机器学习算法的船舶通信网络信道估计

针对传统船舶通信网络信道估计方法调控响应性能较差的问题,提出一种基于机器学习算法的船舶通信网络信道估计方法。在物理层LTE协议中定义导频序列,基于gold序列设计船舶通信网络信道的导频序列,通过奈奎斯特定理决定导频信号的插入密度,在设计的船舶通信网络信道导频序列中按照该密度插入导频信号,基于机器学习算法拟合不同时间点同一子帧内的信道估计值,以实现船舶通信网络的信道估计。为了证明基于机器学习算法的船舶通信网络信道估计方法的调控响应性能较强,比较该方法与传统船舶通信网络信道估方法。实验结果证明该方法的调控曲线拟合性最强,即该方法的调控响应性能优于实验中的传统方法,证明了该方法的优越性。     

船舶无线网络优化数据采集与处理

传统船舶无线网络优化数据的采集和处理速度已经不能满足当前船舶数据采集获取要求,对此提出船舶无线网络优化数据采集与处理技术。通过制定船舶无线网络的信道编码,组合网络通信链路协议层,重新搭建船舶数据网络环境,采用MAP节点传输方法,根据上述设计网络环境,对船舶通信数据动态分配情况及时调整节点传输状态,提出网络判决门限算法,保证网络优化有效性,实现船舶无线网络优化和数据采集处理。实验研究表明,与传统船舶无线网络优化数据采集处理技术相比,应用新型信息采集技术后,船舶网络节点覆盖率提高22%,数据路径负载率降低17%,可以证明该技术可以有效提高船舶数据采集和处理速率。     

舰船无线通信中5G信道资源分配算法设计

设计船舶无线通信中5G信道资源分配算法,在增大舰船无线通信网络吞吐能力的同时,改善网络通信质量。基于非正交多址技术的上行链路D2D舰船无线通信网络模型,在D2D发送用户与若干个D2D接收用户之间建立数据通信信道,生成D2D用户组,将D2D通信网络最大吞吐量作为优化目标,构建满足蜂窝、D2D用户接收信号SINR阈值等约束条件的5G信道资源分配模型,采用用户-子信道双边匹配算法获取子信道分配策略,利用注水功率分配算法确定D2D用户组功率分配策略,实现舰船无线通信的5G信道资源分配。结果表明：该算法可实现舰船无线通信网络5G信道资源分配,允许40个D2D用户组接入到通信网络中;NOMA传输机制下的网络吞吐量高于OMA机制,数据传输速率达到220 bps以上,干扰度小。     

基于物联网技术的船舶异构网络切换信号预测的研究

无线通信技术和物联网技术迅速发展,船舶移动异构通信网络建设引起了广泛关注。船舶移动异构通信网络支持智能化和多模式通信,可以显著提高海上船舶与岸上基站、海上船舶之间和海上船舶与作业平台的通信能力。本文针对船舶异构无线网络,结合物联网和船联网技术,系统研究船舶移动异构网络切换信号的预测算法和流程。     

船舶无线视频传输资源分配算法

对船舶进行视频监控可以有效了解甲板、机舱等重要部位的实时情况,提升船舶航行的安全性。船舶数量较多时,如果不对无线视频传输资源进行重新分配,容易造成数据传输不完整等问题。本文提出一种无线视频传输资源分配算法,在获得有限信道反馈的基础上,通过对子载波数量和发射功率的调节实现无线视频传输资源的调整,以满足不同船舶对于视频传输速率和误码率的要求。对建立的模型进行仿真研究,发现本文提出的分配算法误码率更低,且信道容量得到了提升。本文提出的无线视频传输资源分配算法有效降低了复杂性,提升了船舶无线视频传输效率。     

基于物联网的船舶异常数据自动识别系统研究

物联网在船舶数据检测领域的应用日益广泛,基于物联网构建起船舶异常数据自动识别系统,可提升异常数据自动识别的性能指标,实现对船舶异常行为的实时监控。在船舶异常数据自动识别中,物联网技术是实现数据传输和共享的关键技术,并能够及时根据识别结果发出报警,以便于船舶快速做出防范决策,保证船舶航行的安全性。本文介绍了基于物联网的船舶异常数据自动识别系统在国内外的研究现状,提出运用主成分分析法和支持向量机算法构建船舶异常数据自动识别模型,并论述了异常数据自动识别系统的设计与实现。     

多目标遗传算法在船舶网络资源调度中的应用

海上无线网络作为船舶导航、通信的媒介,其信道质量和信号传输效率有着重要意义,由于海上无线通信网络无法建立基站且船舶不断的移动位置,因此,提高船舶无线网络资源的利用率,合理的调配无线网络资源是一项热点研究。本文介绍一种基于多目标遗传算法的船舶网络资源调配方法,分别从算法原理、资源调度流程以及仿真测试等方面进行介绍。     

船舶移动网络中节点跨域访问方法研究

为了提高船舶移动网络的全网能量均衡性,提出一种基于能量均衡控制的船舶移动网络中节点跨域访问方法。建立船舶移动网络移动节点的分布部署模型,采用最短路径寻优方法进行节点的路径规划,结合通信负载均衡性进行船舶网络传输信道均衡设计,对船舶移动网络中各簇首节点采用链路增益控制方法进行传输路由设计,计算移动船舶网络的全网能量负载开销,采用能量均衡控制方法实现船舶移动网络节点的跨区域访问。仿真结果表明,采用该方法进行船舶移动网络中节点跨域访问,提高了节点的正确传递概率,船舶移动网络的全网信道均衡性较好,改善了网络的数据传输和通信性能。     

船舶无线通信信道动态子载波分配仿真研究

现有的船舶无线通信信道动态子载波分配方法存在信道容量较小的问题,为此,进行船舶无线通信信道动态子载波分配仿真研究。利用自下而上的建模方式构建船舶无线通信信道模型,根据无线通信链路组特性,采用SGA算法确定动态子载波分组情况,通过傅里叶转换选择动态子载波组,采用GA算法复用所有动态子载波组与链路组资源,根据复用信息优化动态子载波分配。实验结果表明,与现有方法相比,提出方法极大地提升了信道容量,具有实用性。     

基于LoRa的封闭水域船舶自动识别系统设计

考虑封闭水域船舶的运动特征和水上交通监管要求,运用广域物联网技术设计新型船舶识别系统,提出基于封闭水域船舶通航密度和船舶航速的数据管理方法,通过分析通信信道传输能力制定数据传输协议与频率。采用基于长距离无线广域网(LoRaWAN)协议的网关布局方法,并根据系统的网络规模和网关传输能力建立数据上下行机制。仿真与实验表明,该系统布设方便,数据传输可靠,能够满足封闭水域船舶自动识别的需求,可广泛应用于封闭水域的船舶辅助导航与安全监管。