Correction to: Development of ship weather routing system with higher accuracy using SPSS and an improved genetic algorithm

Journal of Marine Science and Technology - A correction to this paper has been published: https://doi.org/10.1007/s00773-021-00807-z     

Potential economic benefits of using a weather ship routing system at Short Sea Shipping

This contribution investigates the economic benefits of using weather ship routing on Short Sea Shipping (SSS) activities. The investigation is supported with the development of a ship routing system based on pathfinding algorithm, the parametrization of the wave effect on navigation, and the use of high-resolution meteo-oceanographic predictions. The optimal ship routing analysis is investigated in a European SSS system: the link between Spanish and Italian ports. The results show the economic benefits using ship routing in SSS during energetic wave episodes. The rate of cost savings may reach 18% of the total costs under particular bad weather conditions in the navigation area. The work establishes the basis of further developments in optimal route applied in relatively short distances and its systematic use in the SSS maritime industry.     

遗传优化算法在船舶航向混合智能控制中的应用

本文分别研究模糊控制和遗传算法等智能控制算法在船舶航向控制中的应用。基于模糊控制理论,重新设计高效模糊控制器,该控制器具有实时性强、计算量低、节约存储及高效等优点。并且基于遗传算法,设计一种优化航向模糊PID算法,极大提高了自动舵的控制精度。最后通过Matlab中Simulink对控制器及算法进行仿真实验。     

遗传算法在船舶转向控制系统中的应用与优化

在海事领域中,船舶海上安全航行始终是人们关注的重点。海上交通安全为经济增长和国际商品贸易发展、人员运输往来提供了必要前提。然而,伴随海运贸易运输量的逐渐增加,海上交通事故的发生几率明显增加,造成了严重的事故影响且后果不堪设想,不仅经济损失、人员伤亡惨重,同样也污染了海洋环境。为此,船舶海上航行的安全性逐渐突显出来。其中,船舶转向控制系统在行驶安全中发挥重要作用,能够有效控制船舶转向,准确规避障碍物。在设计船舶转向控制系统中,将遗传算法引入其中,可以进一步优化系统性能,经济价值巨大。     

隔代遗传算法在船舶调度系统中的应用

我国船运的发展极大促进了船舶交通管理系统(VTS)在全国范围内的使用。VTS不仅具有单向服务功能,比如为海事机关单位提供查询和管理船只的功能,还可以为船主提供港口信息。VTS系统的关键是船舶调度功能,其直接影响港口的泊位利用率,从而决定着港口的经济效益。本文在对船舶调度进行数学建模的基础上,结合遗传算法,研究和设计高效可靠的VTS系统。     

分布式路由算法在船载云服务系统中的设计与并行实现

船载云服务系统是一种新兴的海上信息服务提供方式,对于今后海洋信息交互和海洋数据链的发展,具有重要的意义。由于船载云服务系统通常分布在较广的地理范围内,因此需要采用分布式路由算法,完成数据流的传输和服务的交付。考虑到海洋通信环境的特殊性和复杂条件,本文提出一种新型的分布式多路传输路由算法,该算法通过多路传输完成端到端的数据传递,一方面能够有效提供船载云服务系统的吞吐率,另一方面能够提供更好的通信可靠性。通过实验证明这一方法的可用性和高效性。     

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。     

遗传算法控制在船舶动力智能定位系统中的研究与实现

在船舶动力定位系统中,其稳定性和自动化程度对船舶的安全航行起着重要作用。而基于人工遗传算法的智能定位系统受到了越来越多的关注,主要因为其极高的定位精度和智能化水平。本文建立船舶的运动模型,分析动力定位的原理,结合遗传算法的有关特性,提出一种智能化的动力定位系统。利用PID控制算法对有关控制参数进行优化与仿真。实验结果表明,基于遗传控制算法的船舶定位系统性能优越,能够有效提高自动控制系统的动态性能和定位精度。     

遗传算法在船舶动力定位模拟器推力系统中的应用

动力定位系统是大型船舶辅助推力系统,其利用各类传感器、GPS及水声处理器计算海洋中变幻莫测的风、浪、水流作用力,提供对应的推力进行抵消,从而保障船舶按照预定的航速、航向运行。本文研究了船舶动力定位模拟器结构,利用遗传算法对各类传感器采集数据进行融合,对模拟器数据故障进行分析,最后验证了算法有效性。     

免疫遗传算法在岸基船吊装中的组网优化

岸基船吊装是船舶制造过程中的重要环节,具有并行制造、船台资源依赖度高、易受外界因素干扰等特点,这也使得吊装的调度控制过程更加复杂。随着船舶的尺寸、吨位等参数的不断增加,传统的调度控制已经无法满足船舶制造的要求。本文利用Petri网建立岸基船吊装模型,并提出基于免疫遗传算法的吊装组网优化算法。     

采用小波SAR算法的船舶监测系统设计

根据小波变换和Teagar算子的优良特性,设计出一种基于SAR图像的船舶检测算法,并且基于该算法设计出了一套监测系统。该系统能够准确、高品质的实时对船舶进行跟踪监控。此监控系统的核心是这一套新的算法,该算法对SAR图像进行小波变换,然后针对小波变换的低频分量采用Teagar算子进行增强和去噪处理,再将低频分量和高频分量利用逆小波变换获得高品质的SAR图像。并通过实验验证本系统的适用性和优越性。     

采用TCS控制器的船舶导航系统开发

海上船舶可利用锚泊位置与时间修正GPS等卫星信号误差,传统锚泊定位系统采用工具与人工测距,其人为误差较大,且较易受到海上环境影响。TCS为船舶牵引力控制系统,在控制锚泊过程中能够精确控制钢绳张力,精确自动测定锚泊定位系统与导航卫星信号误差。本文重点研究基于TCS控制器的船舶卫星导航系统,最后进行了仿真。     

基于改进神经网络算法的舰船操纵性能预报系统

针对传统舰船操纵性能预报系统预报精度低、稳定性差、效率慢等弊端,设计一种新的基于改进神经网络的舰船操纵性能预报系统。对标准神经网络算法容易陷入局部最优解的不足进行改进,用共轭梯度法取代原梯度下降算法,介绍了改进后的神经网络算法。通过矩阵方式对舰船操纵稳定性的构成进行描述,利用改进的神经网络算法设计舰船操纵稳定性预报系统。实验结果表明,所设计系统预报精度高、稳定性强、效率快,能有效完成舰船操纵稳定性的预报。     

改进遗传算法在锚泊系统张力优化中的应用

为使锚泊系统能根据船舶使用环境,合理地调整锚链张力来保证船舶作业安全和定位要求,其张力的优化分配是必要的。在研究锚链张力优化模型和遗传算法基础上,针对遗传算法早熟收敛,后期搜索迟钝及多样性保持不好的缺点,采用个体相似度交叉配对策略,改进交叉、变异自适应操作、非线性规划;量子化编码,旋转门动态调整及自适应量子变异、灾变的措施改进遗传算法,并将改进算法应用于1 000 t应急打捞起重船锚泊定位系统张力优化中,仿真结果及性能分析表明该方法全局搜索能力和收敛性能明显提高。验证了改进张力分配算法的合理性和有效性。     

基于遗传算法的船舶动力定位系统故障诊断研究

船舶动力系统结构复杂,动力系统各元器件之间存在松散耦合的关系,传统的基于集中式故障诊断方法已经越来越不适应现代船舶动力系统故障的定位诊断性能要求。基于遗传算法的诊断模型将动力系统描述为分布式架构,各固件通过遗传因子来传递故障现象与原因之间的联系。本文分析基于遗传算法的船舶动力定位系统故障诊断策略,使用故障向量及图论来描述系统的故障现象,给出基于软件的故障定位方法及验证结果。     

遗传算法的舰船电力系统供电恢复研究

船舶电力系统的故障重构是船舶运行管理系统中的重要内容。为保障船舶运行过程安全可靠,根据船舶电力系统的特殊性,结合遗传算法对舰船电力系统供电恢复问题进行研究。将遗传算法具体用于船舶电力系统的网络故障重构并通过对遗传算法对电力系统故障信息进行快速、准确地判断,以便更及时准确的对复杂的船舶电力系统供电恢复情况进行调整和控制,确保船舶在中电力系统出现故障的情况下可快速恢复供电,以保障航行安全。通过调查分析和实验检测充分证明了该方法能有效地提高船舶供电恢复的速度及精度,可较好地实现了舰船电力系统的多目标故障恢复。     

遗传算法在船舶建模与控制中的应用

通过分析基本遗传算法存在的问题对其进行改进。利用高级遗传算法对船舶运行模型中的参数进行控制,并且对航行过程遇到的干扰噪声进行处理,最后通过仿真实验对本文设计的算法和最小二乘法进行比较,实验结果表明,即使在噪声干扰下,本文算法识别精度仍然高,并且对激励的要求限制小。     

船舶空间优化中遗传算法的应用

随着海洋经济的发展,船舶朝着大型化、强动力方向发展。船舶设计工程需要考虑空间、动力、结构各方面因素,本质是一个多目标优化问题。船舶优化涉及因素越来越多,传统的基于单目标的优化解决方法已经不能适应船舶的现代设计方法。遗传算法是模拟生物自然选择进化过程的算法,能够解决多目标优化中的多组非劣解集合问题。本文设计基于遗传算法的船舶空间优化方案,给出船型、空间与阻力之间的最佳方案,最后给出仿真结果。     

舰船随机网络节点无线路由协议算法优化分析

为了提高舰船随机网络的传输性能,需要进行网络的节点无线路由协议优化,提出基于最短路径寻优的舰船随机网络节点无线路由协议算法。构建舰船随机网络节点的最优部署模型,采用无线路由节点的终端探测方法进行舰船随机网络路由传输的均衡控制,采用分集均衡调度的方法进行无线传输的负载均衡控制,基于最短路径寻优方法建立舰船随机网络的路由均衡协议,实现舰船随机网络节点无线路由协议优化。仿真结果表明,采用该方法进行舰船随机网络节点无线路由设计,提高了网络传输的均衡性,降低了输出误码。