基于数据驱动的船舶油耗预测模型研究

以某客滚船为研究对象,将大量航行实际数据进行预处理,通过斯皮尔曼等级相关分析选择出船舶左右桨螺距、左右舷舵角、纵倾、船首风速、船舶对水和对地航速为油耗主要影响参数。建立基于LSTM神经网络的黑箱模型对数据进行学习并预测油耗,额外选取测试样本验证模型精度,优化模型内部结构以进一步提高预测精度。将最终得到的预测数据与实测数据对比,证明模型具有良好的准确性。该研究方法能为船舶运营人员优化运营方案提供参考,能够提高水路交通运输的经济性。     

基于计算机编程的船舶航速预测研究

当前的一些方法由于存在预测准确率较低的问题,因此提出一种基于计算机编程的船舶航速预测方法,该方法使用高级编程语言,实现了船舶航速预测方面的创新。基于计算机编程对船舶进行数值模拟,使用的计算机语言为BASIC,使用的编程软件为Eclipse。根据船舶数值模拟结果进行船舶行驶阻力的估算,使用的软件为FLUENT。通过船舶模型针对船舶实施随浪规则波与迎浪规则波的自主航行试验,对波浪中船舶的运动响应、航速与周期、波高间的关系进行分析,从而预测波浪推进下的船舶航速。配置仿真环境,对该方法进行预测准确率的实验测试,并将现有方法作为测试中的对比项。测试结果表明该方法在迎浪航行时与随浪航行时均能达到较高的船舶航速预测准确率,具备很强的实用性,有一定的应用前景。     

基于编解码卷积神经网络的船舶航速预测

为提升船舶航速预测精度,为量化分析船舶碳排放提供精确的基础数据,构建一种基于编解码卷积网络的船舶航速预测方法。利用历史的船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据训练编解码卷积网络,在不同编码器之间通过蒸馏操作抑制船舶航速数据信息冗余;在此基础上,以向量的形式将编码后的航速数据输入解码器中,获得最终的航速预测数据。试验结果表明,提出的船舶航速预测方法能准确地预测船舶航速变化,对推动航运碳排放分析和船舶节能航行研究等具有一定的指导意义。     

基于AIS数据的船舶领域建模

为研究船舶领域,利用船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,提出一种船舶领域建模方法。根据样本选取目标船,通过提取目标船的周围船舶,对周围船舶相对目标船的运动轨迹进行拟合,从而求取船-船最近距离,以该最近距离确定目标船周围最近船舶的相对位置分布,构建出船舶领域统计模型。以最近船舶的相对位置分布为样本,运用统计学的方法,进行样本估计,进而确定船舶领域的形状和大小。利用荆州渡船区域的AIS数据,对该模型进行验证,并通过对比分析横穿航道的横驶船与航道内直航船以及不同尺度的上行船舶和下行船舶的船舶领域特征,得到不同类型船舶的领域特征差异。结果表明,利用该模型所确定的船舶领域与实际情况相符。     

基于高阶常微分方程的复杂水域船舶航迹精准预测研究

船舶航迹预测是其避障、导航的基础,精准的航迹预测可提升船舶在复杂水域航行的安全性,为此研究基于高阶常微分方程的复杂水域船舶航迹精准预测方法。该方法利用AIS系统采集船舶航行行为动态观测样本后,构建该船舶航行行为动态观测样本的高阶常微分方程预测模型,使用四阶龙格-库塔方法求解该预测模型,得到船舶航行动态观测样本预测值后,利用最小二乘法对其进行拟合处理,得到船舶航迹曲线。实验结果表明,该方法可有效采集船舶在复杂水域航行时的航速、船首向等行为动态观测样本,预测船舶航迹点和拟合后的航迹曲线均与其实际数值吻合,预测精度较高。     

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。     

船舶主要动力设备能效模型与仿真分析

根据船、机、桨关系,以船舶动力装置的能量传递为基础,基于Matlab/Simulink仿真平台建立主机能效模型。以某内河旅游船舶为研究对象,根据船体与主机参数,利用回归多项式法得到螺旋桨敞水特性曲线。在船舶上安装油耗仪等传感器,采集了主机瞬时油耗、船舶对地航速、对水航速等数据,并计算了主机的实际能效。针对实船采集的数据,分析了航道水流速度的分布特征。基于仿真模型,计算了船舶在不同航道水流速度与对水航速下的主机能效,比较分析了实测数据与仿真结果,并对模型进行了验证。本文研究对于提升船舶的营运能效指数具有实际指导意义。     

一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法

面对越来越高的节能减排要求,研究特定航线营运船舶的航速优化方案,对于船舶所有人来说具有重要的现实意义.提出一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法,考虑实时气象和风浪条件,构建简化油耗模型,深入阐述遗传算法和多约束条件下的航速快速寻优方法.根据实船反馈的数据动态调整每日航速优化建议并将其推送至船端,通过比较目标航次数...     

科技期刊文摘

1）利用GPS测试船舶航速的算法研究．丁举．船舶工程．2005（5）：5～8．简要介绍了GPS的定位原理和测速原理．并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明，在多个船舶航速算例的基础上。进行了分析并得出了结论。     

ISO与ITTC方法在实船航速修正应用对比

介绍了ISO15016：2015和ITTC2017两种实船航速修正方法，对比了两种修正方法的测速要求和修正流程。并通过8种具有代表性的船舶试航数据，采用两种方法对试航数据进行修正，分析了不同环境因素的修正结果，可为今后船舶EEDI测速试验和航速修正提供参考。     

桥区限制性航道通过能力研究

结合船舶领域概念及桥区限制性航道船舶航速公式,采用标准船型船舶吨位与船舶长度最小二乘回归分析推求两者关系。引入加权平均船型概念,建立桥区限制性航道通过能力计算模型。结合工程实际情况,通过与以往公式进行对比认为,文章提出的方法结果较为准确,计算过程简单,具有较高的实用价值。     

实船航速测试数据的风力影响修正方法探讨

实船航速测试数据的风力影响修正方法有许多种,本文介绍的是一种以船舶的航速与阻力曲线或数据为基础的简明修正方法,并通过2700吨级箱形货舱货船的实船修正计算加以说明。     

基于安全航速的船舶航运事故防范方法

根据船舶事故产生的原因,研究了船舶航运事故防范的方法。即实时快速计算船舶在每个时刻的安全航速,根据实际航速和安全航速的比较,进行航运安全的判断,从而提前预测事故隐患,提高船舶的安全性。     

考虑营运成本和排放的船舶航速多目标优化模型

针对船舶航速优化中的营运成本和CO_2及污染物排放2个互相矛盾的关键因素,提出一种基于理想点多目标优化的船舶最优航速求解方案。分别通过极小化营运成本和排放得到船舶的最小营运成本和最小排放解决方案,运用线性加权法求得营运成本和排放的Pareto最优解集。应用范数概念,通过Minkowski距离从Pareto前沿寻求权衡最优解,并根据权衡最优解对应的营运成本和排放求解对应的最佳航速。利用实船观测数据进行对比,表明该模型可进一步控制船舶营运成本和CO_2及污染物排放,验证了该方法的可行性及合理性。该航速优化方法的最大优点是能对不同船舶或不同航线的航速实现自动计算,无需人为干涉或借鉴专家知识。     

一种船舶经济航速实测方法

通过推导燃油耗量与航速的数学关系,得出确定船舶经济航速的理论依据。针对理论计算中存在的困难和船舶实际航行中的不确定因素,提出确定燃油最低费用航速的实测方法。实船测量验证和结果对比分析表明,该测量方法操作简单,确定的经济航速节能效果明显,具有一定的实用性和推广价值。     

舰船通信数据的动态迁移安全增强方法

为保障船舶通信安全,解决舰船在通信过程中数据受损、信息丢失等问题,对当前舰船通信数据信息安全处理方法进行分析和调查。结合云计算数据处理技术对船舶通信信息加密技术进行优化,通过对数据进行压缩加密减少数据占用资源,避免数据信息受损,保障信息在数据动态迁移过程安全。为验证方法有效性进行了仿真实验。实验表明,通过动态迁移安全增强方法可更好的增强舰船通信安全,有效保障了海上舰船通信数据动态迁移的安全性。     

利用GPS测试船舶航速的算法研究

简要介绍了GPS的定位原理和测速原理,并对利用GPS测试船舶航速的四种算法进行了说明.在多个船舶航速算例的基础上,进行了分析并得出结论.     

考虑避让紧迫度的数字化船舶领域模型

为使船舶领域更好地适用于碰撞风险评价和避碰决策,采用解析法提出了一种考虑船舶避让紧迫度的数字化船舶领域建模方法.根据船舶航速、旋回性能和避碰行为,以船舶间极限通过为切入点,构建了四元船舶领域边界方程;在此基础上,考虑船舶极限碰撞领域边界,构建了基于避让紧迫度的船舶领域内部结构的数字化标定模型;并将该模型与传统船舶领域模...     

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。     

海港航道船舶航速控制标准量化方法

为协同提升海港航道通航安全与通航效率,运用船舶漂移计算方法、富余水深计算方法和跟驰理论提出一种海港船舶航速控制标准量化方法。根据航道水深的垂向约束,考虑船舶航行时的富余水深,建立基于船舶下沉量的最大控制航速计算模型;根据航道宽度的横向制约,分别考虑单、双线航道的通航模式,建立基于风流漂移量的最小控制航速计算模型;根据船舶纵向安全间距需求,考虑最大和最小控制航速计算模型,提出基于跟驰理论模型的航速控制范围确定方法;应用天津港主航道数据对提出的方法进行案例分析。结果表明：海港航道航速控制标准取决于船舶类型、船舶吨级等要素,不同航段宜采取不同的航速控制标准。该研究对于海港航道船舶航速控制标准的确定有一定的应用价值。