基于随机森林算法的船舶电站故障诊断

针对船舶电站故障诊断中常用的BP神经网络算法存在的收敛速度慢和诊断准确率不高等问题,提出一种基于随机森林算法的船舶电站诊断模型。在Simulink软件中搭建船舶电站故障模型,通过在Simulink中仿真得到船舶电站故障数据,分析基于随机森林算法的船舶电站故障诊断原理。在MATLAB软件中分别建立基于随机森林算法和BP神经网络算法的船舶电站故障诊断模型,并对二者的故障诊断结果进行对比分析。结果表明,基于随机森林算法的诊断模型相比基于BP神经网络的诊断模型,能显著提高船舶电站故障诊断的效率和准确率。     

基于GRU-DconvLSTM的船舶轨迹预测

利用深度学习方法预测船舶未来航行趋势，对海上交通安全以及船舶管理具有重要意义。在船舶自动识别系统（AIS）中已知的经度、纬度、航速数据基础上，提出一种基于门控循环单元结合双卷积层长短期记忆神经网络（GRU-Dconv LSTM）预测模型。根据原始数据的变化趋势，采用标准差法对数据中的异常值进行处理，得到最终试验数据。该模型一方面通过门控循环单元（GRU）学习船舶历史数据上的运动规律；并采用双卷积层与长短期记忆神经网络（LSTM）结合的形式充分提取数据深层信息，提高模型对时序数据深层次特征的挖掘能力。将该模型与卷积长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）、卷积门控循环神经网络（CNN-GRU）以及卷积层长短期记忆（Conv-LSTM）神经网络等3个模型进行对比，将均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差作为评价标准，结果表明，GRU-Dconv LSTM模型在经度和纬度预测上误差较小，精确度较高。     

数据挖掘技术在船舶电站设备故障分析中的应用

在船舶电站的设备管理作业中,由于其复杂程度变得越来越高,采用常规的控制技术已经不能够满足设备的控制管理要求,因此可以采用智能算法,对电站运行中产生的各种数据进行综合分析对比,找出潜在的故障发生机制,提高船舶电站的安全性。本文结合了数据挖掘技术,利用大数据统计原理,针对不同的船舶电站故障模型,提取出各个状态下的船舶电站运行机制,从而有效改善了船舶电站的故障预测和处理能力。     

基于卷积神经网络及长短时记忆网络的短时船舶交通流量预测

由于船舶交通流具有非线性和复杂性的特征,传统交通流量预测方法的预测结果精度普遍不高,且需大量历史数据进行训练。在考虑船舶交通流数据时间特性的基础上增加了对数据空间特性的考虑,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)和长短时记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的短时船舶交通流量预测模型,并引入动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)算法构造损失函数,提升模型的预测精度。结果表明：通过与灰色模型(Grey Model, GM)、差分整合移动平均自回归模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA)、小波神经网络(Wavelet Neural Network, WNN)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)和CNN-LSTM等模型对比,所提出的CNN-LSTM-DTW预测模型的预测结果相对误差最小,可信度高,预测精度优于对比模型。     

LSTM网络在船舶航行轨迹预测中的应用

针对传统船舶航行轨迹预测算法,计算得到的轨迹预测量的回归适应性差,导致预测结果与实际轨迹之间的误差较大,严重影响船舶航线调度与航行安全的问题,提出LSTM网络在船舶航行轨迹预测中的应用。利用LSTM网络模型的梯度传递特性,建立航行轨迹进行LSTM网络模型,优化轨迹预测学习器预测学习量,采用高斯回归算法,增强预测量的自适应性,减小预测误差,整合网络预测数据,完成轨迹预测输出计算。实验数据表明,提出的预测方法的预测结果与实际轨迹之间的误差较小,能够有效提升轨迹预测精准度。     

RBF神经网络在船舶电力负荷预测中的应用

综合以往取得的研究成果,应用RBF神经网络对船舶电力负荷预测问题进行深入研究,提出一种基于RBF神经网络的船舶电力负荷预测方法。基于RBF神经网络实施船舶电力负荷预测,需要对对应的历史负荷数据进行选取。分两个层面对历史数据实施预处理,首先对异常数据实施完善和补充,接着实施样本归一化处理。基于RBF神经网络构建船舶电力负荷的对应预测模型,在模型的构建中,首先对节点数量进行确定。选取某高校实施船舶电站控制实验时使用的船舶作为实验船舶进行预测实例研究。根据研究中的实验结果,发现设计方法在预测时的相对误差较小,是一种预测精度较高的方法。     

基于LSTM神经网络的港口燃料油价格预测

燃料油价格波动不定,这是船舶燃料油成本管理的不确定因素之一,为降低燃料补油成本,本研究采用长期短期记忆(LSTM)神经网络对燃料油价格进行预测,结果表明,LSTM神经网络对多因素港口燃料油价格的预测效果良好,精度高,可对船舶燃料油成本管理提供帮助。     

基于改进神经网络的船舶姿态准确预报技术

为了有效解决当前船舶姿态预测准确性问题,结合当前船舶姿态数据特征,改进传统神经网络并以此为基础建立新型船舶姿态预报技术。重构神经网络格式特征区,添加脉冲输出和神经网络数据放大和衰减参数量,构建耦合神经网络作为主要计算网络,结合达尔文进化算法和传统遗传算法特征,构建交叉概率算法,顶替传统经验算法获取放大衰减真实值,通过PC端数据传输和样本导入,实现船舶姿态准确预测。仿真实验数据表明,改进后的神经网络船舶姿态预报技术对于船舶横纵斜度的预测均提高30%以上,达到了提高船舶姿态预测准确度的目标。     

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BP和LSTM组合优化的船舶升沉运动预测

预测船舶升沉运动有助于增强波浪补偿系统的补偿效果,解决补偿系统滞后问题。为提高预测模型的预测精度,提出一种基于误差反向传播（BP）神经网络和长短时记忆（LSTM）神经网络组合优化的船舶升沉运动预测方法。以采用计算流体动力学（CFD）方法获取的船舶在规则波浪作用下的升沉运动和在突发性干扰下的升沉运动为对象,基于PYTORCH框架和LINGO软件,建立以加权方式组合优化BP神经网络和LSTM神经网络的预测模型。研究结果表明,无论是船舶在规则波浪作用下的升沉运动,还是船舶在突发性干扰下的升沉运动,BP-LSTM组合模型的预测精度均高于BP神经网络和LSTM神经网络,有助于提高补偿精度。     

大雾天气海上船舶交通异常挖掘识别方法

传统船舶交通异常识别方法在大雾天气环境下,存在挖掘算法对船舶轨迹异常状态辨识度降低的问题。通过分析发现,原因在于传统方法中没有引入大雾天气对船舶轨迹检测信号的扰动变量,导致轨迹检测数据与挖掘算法之间出现数据断链,降低了数据挖掘的识别效果。因此,提出大雾天气海上船舶交通异常挖掘识别方法分析。首先通过LSTM算法,将大雾天气扰动特征代入挖掘神经网络,获得带有大雾扰动特征神经网络;接着,根据大雾扰动特征建立混合高斯船舶轨迹模型,为交通异常识别提供基础数据;然后,通过Spark分布式挖掘算法,完成对船舶交通异常数据的挖掘识别。通过仿真实验,对传统挖掘识别方法与提出方法效果进行多组数据对比,证明提出挖掘识别方法的有效性。     

基于遗传小波神经网络的港口船舶交通流量预测模型比较

对船舶交通流量进行准确预测在现代智能交通系统领域发挥着重要作用,为提高对船舶交通流量预测的准确性,本文将遗传算法分别与小波分析和神经网络进行结合,构建改进遗传小波神经网络模型,对广东省船舶交通流量的季度数据进行预测,并与遗传BP神经网络和传统小波网络等算法的预测进行对比。结果表明:经过遗传小波神经网络预测模型的误差相比传统的遗传BP神经网络模型和小波神经网络模型大幅度减小,提高了预测精度,从而保障水上交通安全,给水上安全主管部门的相关决策提供理论依据。     

基于CAWOA-BP的船舶凝给水系统故障诊断

为克服传统专家经验在故障诊断方面的不足,实现船舶凝给水系统的智能诊断,在标准BP神经网络基础上提出一种优化后的CAWOA-BP故障诊断模型。采用混沌映射以及自适应权重调整策略优化WOA鲸鱼算法,利用优化后的WOA鲸鱼算法改进BP神经网络的权值及阈值矩阵。由于船舶凝给水系统的状态监测数据是复杂多维度数据,利用UMAP降维算法对原始数据进行降维。最后,利用降维处理后的数据训练CAWOA-BP神经网络模型,实现故障诊断。通过对正常及故障数据的学习,发现优化后的CAWOA-BP模型相比于标准BP,WOA-BP,PSO-BP故障诊断模型具有更高的准确率、精确率、召回率及预测误差。研究表明,基于优化后的CAWOA-BP神经网络故障诊断方法能够更加精确实现船舶凝给水系统的故障诊断。     

船舶齿轮箱故障诊断及失效预报方法研究

针对船舶齿轮箱故障诊断正确率低的难题,提出蚁群优化神经网络的船舶齿轮箱故障诊断方法。首先采集船舶齿轮箱故障诊断的数据,并采用小波分析提取船舶齿轮箱故障诊断特征,然后采用神经网络建立船舶齿轮箱故障诊断模型,并采用蚁群算法克服神经网络存在的缺陷,最后构建了船舶齿轮箱失效预测方法,实验表明,本文方法提高了船舶齿轮箱故障诊断效果,并获得了高精度的船舶齿轮箱失效预测结果。     

基于DWT-LSTM的航道水位智能预测模型研究

航道水位信息是内河船舶安全通航、合理配载的决策依据之一.为揭示内河航道水位特征、提高短时预测精度,提出了一种基于小波分析(DWT)和长短时记忆(LSTM)的耦合神经网络模型,以汉口水位站为例,验证了模型有效性,并与传统BP神经网络、小波分析-BP神经网络和LSTM神经网络模型进行对比分析.研究结果表明:四类模型均可满足...     

船舶通信网络非线性流量预测的数学建模分析

为了提高船舶通信网络非线性流量预测的精度,设计一个船舶通信网络非线性流量预测数学模型。首先对船舶通信网络数据采集,然后对采集的数据进行预处理,最后应用神经网络算法建立船舶通信网络非线性流量预测模型,以此完成了船舶通信网络非线性流量预测。实验对比结果表明,此次研究的船舶通信网络非线性流量预测数学模型有效提高了流量预测的精准度,并减少了船舶通信网络非线性流量预测时间,具备一定的实际应用意义。     

基于人工神经网络的船舶通信软件可靠性分析

船舶通信软件的可靠性包括测试阶段的可靠性评估和使用阶段的可靠性评估,为了确保船舶通信系统的平稳运行,有必要建立通信软件的可靠性模型,对船舶通信软件的使用寿命进行预测。本文介绍了一种基于神经网络算法的船舶通信软件可靠性评估方法,其核心是利用神经网络算法的大容量数据运算能力和容错能力,对船舶通信软件的可靠性进行较为精确的评估。     

基于大数据的船舶故障趋势预测

船舶故障趋势预测的研究具有重要实际应用,船舶故障趋势复杂多变,当前船舶故障趋势预测方法无法高精度描述其故障变化特点,使得船舶故障预测趋势结果靠性低。为了提高船舶故障趋势预测效果,设计了基于大数据的船舶故障趋势预测方法。首先分析当前船舶故障趋势预测研究进展,找到各种方法的船舶故障趋势预测的局限性,然后采用船舶故障趋势数据,并利用大数据分析技术拟合船舶故障变化趋势,构建船舶故障趋势预测模型。最后在相同平台下,与其他船舶故障趋势预测方法进行了对比测试。结果表明,大数据的船舶故障趋势预测精度超过95%,不仅完全达到了船舶故障控制的实际应用要求,而且船舶故障趋势预测效果要优于对比方法,具有更加广泛的实际应用范围。     

基于联邦LSTM的突遇新频率船舶升沉运动预测策略

由于浮式起重船在海上进行风电设备安装和运维作业期间,离岸距离远且作业时间长,波浪变化多样且不确定,极易产生新频率的船舶运动,使得无法进行精确预测,从而导致海上作业无法安全进行甚至造成设备损坏,因此文章提出基于联邦学习的多变量多步长短期记忆网络（LSTM）预测方法。针对无线数据采集时间间隔不一致,将其和船舶升沉运动数据共同作为双层LSTM预测模型的输入变量并进行多步预测。同时针对突遇新频率船舶运动的情况,采用联邦学习方法联合多家海上风电安装运维企业的船舶升沉运动数据,共同训练适用于复杂海况下的船舶升沉运动LSTM预测模型。使用Stewart六自由度波浪补偿平台模拟浮式起重船的升沉运动,试验结果表明,在遇到新频率船舶运动时,该方法能有效提高船舶升沉运动的预测效果,模型预测精度（RMSE值）至少可达到0.095。     

具有外源输入的船舶横摇运动NARX神经网络预测

为了提高船舶在风浪中航行的安全性,需要精确地预测船舶在风浪中的横摇运动,以提高船舶横摇控制效果,本文通过应用一种带外源输入的非线性自回归（NARX）神经网络预测方法预测船舶横摇运动。该方法考虑了实船操纵性试验数据受风、浪、流等外界因素的的影响,将实测的风向、风速、流速、流向、浪向以及浪高的数据作为外源输入,能够有效提高船舶横摇运动的预测精度。基于“育鲲”轮,利用该方法对实际船舶海上横摇运动进行了实时预测实验,并将其实验结果与SAPSO-BP神经网络模型的预测结果进行对比。从对比结果可以看出,本文所提方法对复杂海浪环境具有良好的适应性,NARX模型的预测精度优于普通反向传播（BP）神经网络和自适应粒子群算法优化的普通反向传播（SAPSO-BP）神经网络.