船舶通信网络高损耗节点定位技术研究

在船舶通信过程中,节点的能耗十分关键,一些重要点由于节点能耗过快就提前死亡,影响船舶通信网络的数据传输性能。为了提高船舶通信网络的数据传输性能,设计了一种船舶通信网络的高损耗节点定位技术。首先分析船舶通信网络的工作原理,建立节点能耗的数学模型,然后对船舶通信网络节点的能量损耗进行预测,准确定位一些高损耗节点,最后进行仿真测试分析船舶通信网络的高损耗节点定位的性能。结果表明,本文方法可以准确找到船舶通信网络中的高损耗节点,通信过程可以不引入到数据路由中,提高了船舶通信网络数据传输速率,船舶通信网络数据传输成功率也得到了改善,可以更好地实现船舶通信网络的通信。     

舰船通信网络中的故障节点定位研究

针对船舶通信网络故障节点定位受到高重频干扰的影响,以提高船舶通信网络故障节点的定位精度为目的,提出舰船通信网络中的故障节点定位研究。利用船舶通信网络可疑故障节点的特征,修改节点负荷功率的等效量测,通过可疑故障节点排序流程,完成可疑故障节点的排序;采用粒子群描述故障节点的初始速度和位置参数,消除了故障节点定位的干扰,实现了船舶通信网络故障节点的定位。结果表明,与基于云计算的定位方法相比,提出的定位方法具有较高的定位精度和实用价值。     

基于无线传感器网络的舱室内船员位置估计算法

为保证舱室内人员的安全,提升船舶在航行过程中的管理能力,设计基于无线传感器网络的舱室内船员位置估计算法。在舱室内的固定位置放置参考节点,同时在船员身上放置定位节点,定位节点的定位请求发送给参考节点,当定位节点接收到参考节点自身坐标的信号强度时,通过接收信息强度指示定位算法测量参考节点和定位节点之间的间距,采用高斯滤波方式对测量结果进行去噪;通过三边定位算法求出定位节点具体位置,实现船舶室内船员位置估计。实验结果表明,该算法能够有效去除RSSI严重失真数据,船员实际位置估计准确,测得参考节点与定位节点之间的有效距离较长,且具有较高的穿透力和测距精度。     

船舶通信网络入侵节点的定位研究

网络入侵严重影响船舶网络通信安全,尤其是入侵节点定位更为关键,针对当前船舶通信网络入侵节点定位效果差的问题,提出基于改进极限学习机的船舶通信网络入侵节点定位方法,首先分析船舶通信网络入侵节点定位流程,并采用极限学习机对船舶通信网络入侵节点定位特点进行分析,建立船舶通信网络入侵节点定位模型,同时对标准极限学习机存在的不足进行改进,最后选择一些船舶通信网络入侵节点定位数据对模型性能进行仿真测试,改进极限学习机解决了当前船舶通信网络入侵节点定位方法存在不足,船舶通信网络入侵节点定位精度得到明显的提高,而且船舶通信网络入侵节点定位速度也得到较好的改善,可以有效保证船舶网络的通信安全。     

小生境遗传算法在舰船通信节点参数实时提取中的应用

为了有效提高现代船舶通信节点参数实时提取时的控制性,将小生境遗传算法应用于船舶通信节点参数提取中,提出新的提取方案。基于当前船舶通信节点参数,构建小生境遗传PID算法,完成通信节点参数初始化和交叉节点变异,构建适应性参数集,引入节点参数染色体规划方法,完成通信节点参数集编码和数据划分,对于不支持均匀分配的通信节点设置特殊编码,设定聚合函数根据染色体编码规则重新设定度量值,完成节点参数数据的筛选聚合,根据最终的聚合值正向排序,实现通信节点参数实时提取。实验数据表明,应用小生境遗传算法构建的船舶通信节点参数提取方案,参数提取进化次数降低了20%以上,参数提取稳态响应率提高了25%,整体控制性更强。     

无线通信技术在船舶电子系统网络设计应用

针对原有船舶电子系统网络由于通信一体化较差,造成子系统网络误码率较高的问题,引用无线通信技术,设计基于无线通信技术的船舶电子系统网络。根据船舶电子系统的内容设定光纤通道协议结构,上述结构选定网络拓扑结构。采用设定后的网络结构,引用无线通信技术完成子系统通信模块的优化。通过上述部分完成网络的基础设计,在网络中增加信号一体化软件,提升信号的一体化能力。至此,基于无线通信技术的船舶电子系统网络设计完成。构建网络测试环节,设计网络测试平台,获取测试结果。通过与原有网络的对比,此网络中子系统信号误码率较低,且趋近于理想值。综上可知,此电子系统网络优于原有电子系统网络。     

基于QoS保障技术的舰船信息安全保护方案

在以往进行舰船信息保护的过程中,忽视了对网络节点的控制,进而造成信息安全保护后信息丢包率过高的问题。构建闭合式结构的安全风险评估模型展开信息安全评估,获取危险信息节点位置。采用QoS保障技术中Beta模型计算节点信任值,实现对节点的控制。将节点控制结果与信息评估结果相结合,优化舰船网络信息防护体系结构。构建方案测试环节,测试在信息攻击与平稳运行2种状态下,此方案与原有2种方案使用后舰船信息丢包率。通过对比可知,此方案丢包率低于原有2种方案。由此可知,此方案更加适用于船舶航运企业。     

船舶通信网络异常数据定位技术

普通船舶异常数据定位算法,存在数据位置定位不够准确、定位时间较长等弊端。为有效解决上述问题,设计基于通信网络异常分析的船舶数据定位算法。通过船舶异常信号的稀疏化处理、通信网络的恢复与重构,完成通信网络异常分析。通过船舶数据关键字查询、GNP网络定位格局的搭建、定位最短路径选择,完成基于通信网络异常分析船舶数据定位算法的搭建。设计对比实验结果表明,新型算法与传统算法相比,可以快速、准确的定位数据所处位置。     

基于模型预测的传感器网内通信数据约减方法

针对平稳感知对象和能耗敏感的一类无线传感器网络,提出了一种基于自回归模型的时间序列数据预测生成方法.通过采用少量感知对象的测量值作为样本来估计传感器节点AR模型的参数,并使用模型参数在汇聚节点内重构传感器节点的测量值,实现网内节点通信数据的约减.在误差可控情况下,减少传感器节点与汇聚节点间的通信数据量,从而降低网络整体能耗.通过实测数据仿真验证该方法的有效性.     

RSSI的舰船通信网络节点定位算法

节点四边测量定位算法存在节点定位精度低的缺陷,无法满足现今舰船通信的需求,故提出RSSI的舰船通信网络节点定位算法。该算法主要划分为测距阶段、定位阶段与修正阶段,其中测距阶段基于RSSI构建测距模型,获取节点RSSI值;定位阶段以节点RSSI值为基础,通过锚节点质心初步计算节点定位坐标;修正阶段在初步定位坐标基础上补偿其误差,获取最终的节点定位坐标,从而实现舰船通信网络节点的定位。实验结果显示:在通信半径为10与20的背景下,与对比算法相比较,本文算法平均定位误差分别下降了4.44%与4.94%,充分表明本文算法节点定位精度更高。     

基于强化学习的船舶网络数据传输拥塞控制方法

针对船舶网络数据量大、缓冲队列过长导致的拥塞问题,提出一种强化学习的船舶网络数据传输拥塞控制方法。针对链路拥塞节点的时延和数据流分散特点,建立拥塞问题模型,运用非线性微分法,计算拥塞前后可控和非可控数据流在预设节点处队列长度和数据传输滞留的变化,设定参考阈值,当滞留数值和队列长度超过该值时表明源端发送窗口与接收窗口间链路存在拥塞,按照数据传输平均往返时间确定具体出现拥塞的节点位置。利用强化学习算法,求得经过和未经过拥塞点的数据队列长度变化,根据数据的反馈回报,计算拥塞概率较高链路与正常链路间的窗口差值;根据数据队列长度、流量以及速率值,调节窗口大小补偿值,完成拥塞控制。实验结果表明,实施控制后船舶网络吞吐量增大,节点受限次数下降,控制效果较好。     

船用无线传感网络最优通信节点选取方法

传统无线传感网络最优通信节点选取方法对于船舶而言,存在最优通信节点选取性能较差的问题。为此,设计一种船用无线传感网络最优通信节点选取方法。首先获取船舶用无线传感网络各方面的性能参数,包括链路带宽、消耗功率、传输数据包延时以及面积消耗。根据获取参数,利用射线跟踪法对船舶用无线传感网络在船舶上的信号传播实施仿真。根据船信号传播仿真结果,构建最优通信节点选取模型,对船用无线传感网络的最优通信节点进行选取。为了证明船用无线传感网络最优通信节点选取方法的最优通信节点选取性能较好,将传统方法与该方法进行最优通信节点选取性能对比实验,实验结果证明该方法的最优通信节点选取性能优于传统方法。     

云计算环境下船舶网络节点流量精准获取方法研究

传统的船舶网络节点流量精准获取方法对节点定位的准确率低,定位过程花费的时间过长。为解决上述问题,在云计算环境下研究了一种新的船舶网络节点流量精准获取方法,利用改进的Apriori算法和并联算法搭建船舶云计算环境,在搭建的云计算环境中确定节点性能指标,根据节点性能分析精确转移率。为验证研究的获取方法效果,与传统获取方法进行实验对比,结果表明,新的获取方法能够更加精准地定位出节点位置,并在此基础上降低定位过程花费的时间。     

基于大数据平台的船舶动态导航信息系统

由于目前船舶动态导航信息系统数据量日益增加,导致当前系统数据处理能力较差,船舶导航定位异常的问题频发,无法获取有效的导航信息对船舶运行提供帮助。针对此情况,设计大数据平台下的船舶动态导航信息系统。根据大数据技术对系统中央控制器以及通信接口展开优化,为数据的传输与处理提供基础。同时,在软件模块中引入卡尔曼滤波技术完成定位处理,提高数据精度。将硬件与软件相结合,完成船舶动态导航信息系统优化过程。经系统测试结果证实,大数据系统的定位数据误差较低,可有效提升船舶导航系统的使用效果。     

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。     

WEB前端开发技术在船舶通信数据可视化中的应用

针对传统的船舶通信数据可视化方法存在数据过滤性能较差的问题,提出设计一种基于WEB前端开发技术的船舶通信数据可视化方法。时域信息作为船舶通信数据的一个重要属性,包括持续通信时间与系统时间,它们的属性分别为跨度与刻度,采用不同的方式对二者进行处理。获取船舶通信数据中节点间的通信流具体数量与通信总数量,利用获取数据对节点聚类进行计算,根据聚类指数计算船舶通信节点作用力。利用Web前端开发技术对船舶通信数据棒状图的图标进行绘制,最终实现船舶通信数据可视化。为了证明该方法的数据过滤性能较好,将原有方法与基于Web前端开发技术的船舶通信数据可视化方法进行对比实验,实验结果证明该方法的数据过滤性能优于传统方法。     

基于UKF联邦滤波的动力定位船舶运动状态估计

针对动力定位船舶,采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的联邦滤波技术,利用多种位置参考系统和电罗经的测量值来实现对船舶运动状态的估计。从传感器测量原理出发,采用非线性的测量方程,实现对多种位置参考系统传感器特征的描述,利用UKF滤波方法和联邦滤波结构将动力定位船舶配备的多个冗余位置参考系统的测量数据进行有效融合,从而提高对船舶运动状态估计的精度和可靠性。仿真结果表明,采用基于UKF的联邦滤波方法可以有效实现对动力定位船舶相关运动状态的估计。     

船舶动力推进装置稳定性控制研究

传统船舶动力推进装置控制算法,存在动力装置输出动力阻力定位误差大,导致控制算法输出层面的非线性ESO参量条件变量缺失,造成算法整体控制输出量精度下降。针对动力阻力定位与非线性ESO数据量缺失导致的问题,设计提出船舶动力推进装置稳定性控制研究。通过对船舶推进装置动力阻力指标进行匹配,准确定位动力阻力分布位置;采用非线性ESO数据模型,对动力阻力值进行非线性ESO数据建模;根据非线性ESO模型数据,完成对动力装置稳定控制量的计算。仿真实验数据的对比结果,证明了提出控制算法的有效性。     

高损耗节点定位技术在船舶通信网中的研究

随着当前航运事业的迅速发展,对船舶海上作业的安全和效率提出了更高要求。在船舶的航行过程中,网络系统中节点的选取和定位对船舶航行的稳定和安全产生直接影响。为了更好的对船舶通信网络进行研究,保障船舶可在复杂环境下高效准确的进行信息传输和获取的通信功能,基于高损耗节点定位技术对远距离船舶通信网络分布特点进行研究和设计,从而达到降低信息传输干扰,提高船舶网络通信准度和速度的设计目标。为验证该方法的可行性进行了实验检测,实验结果证实,该方法可有效降低外界干扰,提高通信网络节点通信强度,以便在较为复杂的情况下仍能保持船舶移动通信的稳定性和准确性,保障船舶通信系统的正常运行。     

船舶航向高精度控制的数学模型与分析

原有模型保持船舶最佳航向的能力较差,导致船舶航向数学模型的控制精度降低,为此构建一个全新的船舶航向高精度控制的数学模型。该模型通过建立固定坐标系与动力学坐标系,获取二者之间的转换关系;根据控制方程得出航向模型,通过建立性能准则函数,约束船舶保持最佳航向的近似代价函数,实现高精度控制数学模型的构建。实验结果表明,与原有数学模型相比,此次构建的模型,通过约束船舶航向,规范了船舶航向的最佳位置,实现对船舶航向的高精度控制。