一种新型的舰船抵滩航渡管理系统

介绍了一种舰船抵滩航渡管理系统的组成和功能。对舰船航渡、抵滩过程的航泊安全、航线优化及管理进行了研究,给出了该系统几个关键技术的解决思路和方法,可为舰船抵滩航渡方案的制定和实施、舰船抵滩航渡的安全组织和管理提供技术支持。     

舰船备件配置研究现状与思考

备件是舰船装备进行正常检修或应急修理的保障性物资,舰船备件配置水平的高低直接影响舰船装备保障的能力与费用。在舰船维修体制分析的基础上,通过对国内外舰船备件配置文献的梳理研究,依据不同的理论基础与数学模型,总结基于历史数据、METRIC理论和系统可靠性的配置方法,并对这些方法的优势与不足进行分析对比。在此基础上,提出考虑部件重要度、混合约束下的多目标优化以及备件共用策略优化这3个舰船备件配置研究未来的发展方向。     

舰船总体任务可靠性的多阶段工程分析法

针对以往舰船总体任务可靠性研究中存在的问题,提出了一种多阶段工程分析方法,对舰船执行任务的各个阶段进行了详细分析,指明了各阶段任务成功的准则及其与舰船总体任务之间的关系;结合舰船执行任务的实际需求,对装备故障与重要程度进行了分析并提出了处理方法,对舰船执行任务的各个阶段进行了任务可靠性建模,综合得出了舰船总体任务可靠性模型。最后,按不同作战背景对舰船的要求进行了讨论,并以舰船执行对空任务为例,通过建模与仿真得出了舰船执行对空作战任务的可靠度,验证了该方法的可行性。     

水面舰船作战系统效能评估研究

根据水面舰船作战系统的作战任务和武器通道组织，建立了水面舰船作战系统的ADC（系统可用性、可信性、固有能力）效能评估模型。通过给出的作战任务下武器系统的效能计算公式，实现了对水面舰船作战系统效能进行量化评估。     

多约束下舰船远航备件储量决策

从可靠性分析入手,阐述设备可靠性与备件数量的辩证关系。结合舰船实际,采用可靠性、费用和体积3个因素,建立多约束下舰船远航备件储量决策模型,给出模型的求解步骤。最后举例展示了模型的操作过程和决策效果。该模型不但能够为备件数量的确定提供理论支撑,还可以用来对比已有的配置模式的优劣。该模型还可根据实际需要更改决策因素,建立符合不同情况的模型,具有很好的扩展性。     

配置随船修理设备对备件储量影响的仿真分析

以舰艇海上执行任务时装备发生故障后换件修理为背景,采用Monte-Carlo仿真方法,对未配置随船修理设备和配置随船修理设备两种情况的随船备件数量进行仿真分析,结果显示配置随船修理设备不仅可以降低随船备件数量,而且可以降低任务时间和任务要求的备件保障度对随船备件数量的需求。     

基于兰彻斯特方程的舰载机防空作战模型

舰载机战斗是航母编队航渡阶段防空作战的重要组成部分,舰载机防空作战主要作战对象是突袭我航母编队的敌方航空兵,作战目的是在敌方航空兵对我航母编队发射舰空导弹前进行至少一次抗击。基于兰彻斯特方程对空战过程进行仿真,并针对不同作战样式建立对应数学模型。通过对战斗结果的仿真分析,证明了航空兵作战结局同航母编队预警距离间的关系,为进一步优化航母编队航渡阶段阵位配置提供研究基础。     

基于可靠性的舰船随行维修备件最优储备量决策研究

在分析舰船随行备品备件需求规律的基础上, 给出了一种新的基于可靠性的舰船随行维修备件最优配置动态规划决策模型, 为确定舰船航行所需备件数量的决策提供了依据, 并给出应用实例。     

基于禁忌搜索的随舰备件优化配置方法

为解决舰船装备保障要求高与备件资源存储空间有限的矛盾，提出一种基于禁忌搜索算法的随舰备件优化配置方法。采用多智能体技术建立装备维修保障工作流程的仿真运行模型，通过仿真计算备件的满足率和利用率，评估给定配置方案下的保障效能，并得到一组可行的初始方案；在此基础上，以规定的备件满足率为约束条件，以备件携带数量为优化目标，结合多智能体评估模型和禁忌搜索算法对备件配置方案进行优化求解。以舰炮装备为例对该优化配置方法的有效性进行验证，结果表明所提方法具有较强的有效性和优越性，可供随舰备件配置方案的设计参考。     

网络中心战环境下舰船反导作战效能评估

在网络中心战环境下,多艘舰船联合反导作战是舰艇编队作战的重要任务。多艘舰船之间通过共享信息、协同决策实现互联、互通、互操作。针对多艘舰船独立作战、共享信息作战以及协同作战三种协作模式,对多艘舰船联合反导进行仿真。通过战场环境和作战想定模块获取敌我双方的信息,包括敌方导弹数量、攻击时间、我方平台、拦截导弹数量等信息,针对不同的协作模式、发射策略进行作战仿真,计算拦截导弹数、舰船毁损程度、我方导弹库存量等效能指标。对比分析不同协作模式、发射策略下的拦截敌方导弹数和自身舰船毁损程度,对不同协作模式下的舰船联合反导效能进行评估。     

基于Monte Carlo方法的舰船装备系统任务成功概率模型

针对连续工作的任务要求,建立在给定备件数量下串并联系统的任务成功概率模型,基于MonteCarlo抽样技术给出模型的数值算法,该模型能有效解决系统组成单元独立但不同分布、考虑已工作时间且寿命为非指数分布等复杂情况下的任务成功概率计算问题,用于评估舰船装备系统的任务成功性。     

基于不同航行状态无人艇的水动力模型研究

无人艇操纵灵活,机动性强,在很多方面都有着广泛的应用。但相关研究还比较少。以往的单一水动力模型只是针对特定航行状态进行研究,对于不同的航速,单一的水动力模型已不再适用。因此随着航速不同,建立同一艘无人艇在不同航行状态下的水动力模型,并研究在此模型下无人艇的运动特性成为一个难点,也是研究真实无人艇的一个关键环节。论文在以往学者的研究成果基础上,给出了一种全新的水动力模型,并就某一真实无人艇,研究从静止到高速起滑整个过程的水动力与航速之间的开环变化关系。仿真结果表明了所给模型的有效性。     

一种新型舢板帆船训练远程监控系统

针对我海军院校各级指挥决策机关对于海上舢板帆船训练的信息掌握不够全面,特别是在大风浪和能见度不良情况下缺乏有效的指挥手段和安全措施。依托船舶自动识别系统(AIS)和北斗卫星通信系统的短报文功能,构建一种基于"AIS+北斗"训练模式的新型舢板帆船训练远程监控系统,保障各级指挥决策机关对于所属舢板、帆船的航行训练数据进行远程监控,为提高海上舢板帆船训练指挥的自动化水平提供技术支持。     

舰船风浪中航行及操纵系统

基于风浪中经验航法和理论航法相结合的观点；汲取耐波性等领域的研究成果，提出了一种实用的风浪航行操纵系统，集合3个子系统（海浪计算子系统，航向航速优选子系统，摇荡短期时历预子系统）的计算结果，合理组合，可满足风浪航行及转向时机，舰载直升机起降时同，海上补给及拖带航向航速选择等决策的需求。     

基于粒子群-遗传优化算法的船舶避碰决策

为能在开阔水域中提升船舶驾驶员在多船会遇场景下的避碰决策能力,按照国际海上避碰规则(Convention on the International Regulations for Prerenting Collisions at Sea,COLREGs)的要求,综合考虑船舶航行的安全性与经济性,提出一种基于粒子群-遗传(Partide Swam Optimization-Genetic Algorithm,PSO-GA)的混合优化避碰决策算法。基于最近会遇距离(Distance of Close Point of Approaching,dCPA)和最近会遇时间(Time to Close Point of Approaching,tCPA)确定船舶碰撞危险度(Collision Risk Index,ICR)的计算方法,基于转向幅度与航行时间建立避碰决策目标函数。基于PSO-GA算法具有提高收敛精度和加速全局寻优的特点,当ICR≥0.5时,启动PSO-GA算法,获得让路船舶在全局范围内的最佳转向幅度和在新航向上的航行时间。仿真结果表明:与单独使用PSO或GA算法相比,PSO-GA算法能够以较少的迭代次数找到安全经济避碰航线。提出的避碰决策算法能够为船舶驾驶人员在避碰决策中提供参考,有助于提升船舶航行的安全性和降低船舶碰撞事故发生的风险。     

An empirical model for estimating berth and sailing times of mega container ships

ABSTRACT

We provide two empirical models for calculating the sailing time and berth time of maritime container liner networks to effectively model the ambiguity associated with sea and port contingency for ex-ante decisions of fleet deployment and route planning. The models are based on recorded AIS data of 110 mega vessels including all the operating container mega vessels with a capacity of 16,000 TEU or more during the summer of 2015. The models are able to estimate the sailing time (with R² of 0.974) and the berth time (with R² of 0.895) without knowledge of any operational-level explanatory variables. The models are validated against the published East Asia–North Europe services. Moreover, the study reveals that vessel operators adopt different berthing and sailing strategies even under the same conditions.     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

基于METRIC的备件库存优化模型

针对舰艇编队备件最优库存问题,基于METRIC理论建立了备件库存优化模型,得到了装备可用度与备件总费用的最优关系曲线,并描述了在一定总费用的情况下备件库存量与装备可用度之间的三维关系曲线,可供备件库存决策时参考。     

无人帆船循迹航行的控制研究

提出一种适用于无人帆船循迹航行的控制器,并应用于一条1.5m长风帆艇的湖上航行测试。该控制器包含三个独立模块,局部路径策略模块决定帆艇的转向过程;帆自动控制模块根据帆位角和相对风向角的对应关系获取最佳推进力;舵自动控制模块基于从航海经验中提炼的245条模糊控制规则实现航迹调整。1.5m帆艇的湖上测试结果表明,该控制器在多种风场条件下都可有效完成帆艇的循迹航行,具有在无人帆船上实现长程航行的应用前景。     

舰船惯导航行数据的重构及混沌特性分析

针对现有舰船航行数据处理研究中,对数据内在属性及不同数据间相关性研究不够深入的问题,应用不同方法对舰船惯导航行数据进行了相空间重构及比较分析。分析结果表明,C-C方法对船舶惯导航行数据的重构效果较好。在此基础上,进行了惯导数据的混沌特性定性分析,并计算了惯导数据的最大Lyapunov指数,对舰船惯导数据进行了混沌动力学特性研究。分析结果证实了舰船航行数据具有较为典型的混沌特性,为进一步研究采用混沌控制等方法对舰船航行中的混沌状态进行控制提供必要的数据基础和比较依据。