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。     

基于AIS的海上无线数据通信网络研究与仿真

无线自组网(AD hoc)是当前实现近距离船舶间通信的主要手段。实际应用过程中,由于船舶自身的位置复杂多变,船舶的标识难以统一等原因,船舶间的无线自组网通信一直未能得到广泛应用。针对以上问题,本文提出一种基于船舶自动识别系统(AIS)的海上无线数据通信网络,该网络利用AIS所具有的船舶位置、航向、速度等信息,能够给予船舶唯一精确的标识,同时对该网络中的位置发现协议与路由协议进行研究,提出多维位置发现算法和基于AIS的路由算法,实现了海上船舶之间的有效通信。     

海上无线通信系统的干扰抑制算法

随着网络通信系统传输模式的升级,双全工数据传输模式已成为当下通信数据传输标准。受到数据传输模式由半全工到双全工改变的影响,数据干扰波形态与特征随之发生改变,原始干扰波对应的时间量在双全工模式下,数据干扰系数增大,造成传统抑制算法对干扰噪声的抑制范围相对缩小,无法达到预期的抑制效果。因此,提出海上无线通信系统的干扰抑制算法。采用多区域分算整合的方式,用不同算法针对性解决一个问题中不同区域的问题。首先,对双全工模式下的数据干扰量进行建模,获得当前系统网络中的干扰量分布情况;采用双全工信道干扰估计算法,对干扰量进行范围估计,为抑制计算确定抑制范围;采用动态频谱波抑制算法,对信道干扰噪声进行抑制计算,平衡信道载波量,稳定数据传输状态。通过仿真数据对比测试,证明提出算法的可行性。     

基于动态优先级的船舶网络数据传输优化方法

传统船舶网络数据传输优化方法研究对于船舶网络数据的收集力度较小,步骤复杂,无法满足系统可持续发展要求。针对以上问题,提出一种新式基于动态优先级的船舶网络数据传输优化方法,通过构建船舶网络模型获取相应船舶网络数据。在此基础上进行传播网络数据传输与研究,利用网络数据特征分辨优化参数,并指导操作,最终实现对船舶网络数据传输的优化。为验证优化效果,与传统优化方法进行实验对比。结果表明,基于动态优先级的船舶网络数据传输优化方法具有更好的数据操控性,符合系统需求。     

基于物联网环境的海上AIS大数据挖掘模型构建

传统的数据挖掘模型会受周围环境因素的影响,无法精准挖掘海上船舶运行数据,为此构建基于物联网环境的海上AIS大数据挖掘模型。在物联网平台将船舶运行轨迹、停泊轨迹和位置信息存入数据库中进行AIS数据预处理,为减小环境因素的波动,设置船舶AIS数据传输条件,利用聚类算法进行过滤处理,实现海上AIS大数据挖掘模型的构建。在实际测试中为考察2种数据挖掘模型的效果,分别在人为干扰环境下和同频干扰的环境下进行对比实验,由对比结果可知,所提方法可以精准的挖掘海上船舶AIS数据。     

基于AIS数据约束聚类的海上交通特征分析

为识别船舶交通流,分析海上交通特征,根据海上交通工程理论和数据挖掘技术,考虑AIS数据点的多种属性约束,改进一种基于密度的聚类算法,从大量AIS数据中解析不同类型的船舶交通流,计算平均航向和航速,并选取浙沪交界复杂水域进行实例验证。聚类结果与实际相符,证实了算法的可行性和有效性。     

提升算法下船舶AIS航迹数据压缩方法

为保证船舶AIS航迹数据的有效管理,提升船舶管理水平,研究提升算法下船舶AIS航迹数据压缩方法。该方法通过IEC61162-1标准和ITU1371-1协议,转换AIS轨迹数据格式,采用基于偏序集的规则链方法清洗转换后的AIS数据,并完成数据中经度和纬度的坐标转换。将数据存储在SQLite数据库,并按照时间顺序将其导入提升算法中,通过该算法压缩船舶AIS航迹数据,获取船舶AIS压缩后航迹数据。测试结果显示：该方法的压缩率均在90.6%以上,数据长度损失率最大值为0.11%,压缩效果较好,并且可保证压缩后数据的完整性;压缩后可较好地保存船舶转向行为数据点,确保数据的效用成果,提升船舶的管理水平。     

基于AIS平台的舰船安全网络系统分析

AIS平台是国际海事组织等机构共同研发成立的一种海上助航信息平台,对于船舶导航、通信等有重要的意义。本文介绍AIS平台的基本原理,利用AIS平台的通信协议及通信链路,设计一种舰船安全网络系统的无线网关。最终,设计一种基于AIS平台的舰船安全网络系统,提升了舰船通信安全性。     

基于AIS网络的差分GPS数据广播

高精度的差分GPS船位数据是港口船舶导航的必要条件,沿海AIS岸基网为差分数据的广播提供了新手段,通过AIS标准消息格式和GPS差分信息国际标准RTCM-SC104格式的转换,能够实现基于AIS岸基网的GPS差分修正数据的播发,从而为改善沿海航行船舶定位精度提供新途径。     

高速网络中TCP拥塞控制端算法研究

针对TCP在高速网络中缺陷，提出了改进的CUBIC TCP拥塞控制算法。优化算法通过监控链路缓存的变化来调整乘法减因子，达到降低网络拥塞频率和避免因高速数据流导致缓存区溢出的目的。实验结果表明优化算法的性能在高速网络中得到了较大的提高。     

基于EM算法的船舶大转向航向路径跟踪控制方法

目前研究的船舶大转向航向路径跟踪控制方法在解决航向环境变化下船舶大转向航向路径跟踪控制问题时,解决能力较弱,抗干扰能力较差。为解决上述问题,基于EM算法研究了一种新的船舶大转向航向路径跟踪控制方法,通过构建基于EM算法的船舶大转向特征模型获取完整的船舶信息并对其进行在线参数估计,为航向路径跟踪控制奠定基础,结合GPS定位系统对船舶的大转向航向路径进行实时跟踪和路径描绘,以EM算法对其大转向航向路径进行控制。实验结果表明,基于EM算法的船舶大转向航向路径跟踪控制方法跟踪准确、控制有效,适用于为了船舶领域的进一步发展。     

港口AIS网络的构建

构建港口船舶自动识别系统通信(AIS)网络是港口现代化建设的重要方面,文章以宁波港为例,提出港口AIS网络的构建方案,对基站选址与港口信息管理系统融合问题做了重点分析。     

基于AIS网络实现出海人员考勤的研究

为满足近海作业的人员考勤需求,本文提出了基于AIS网络的海上作业人员的考勤系统,并设计了电文的应用属性;确定了电文ID与IAI码;明确了播发与接收解析响应流程;进行相应的电文播发与接收解析测试,测试结果验证了人员安全考勤专用AIS电文传输的有效性与可用性。本文可为将来海上人员考勤管理做好基础信息支持。     

基于TCP/IP拥塞控制的算法研究

在WPAN上使用TCP的关键在于拥塞控制，根据TCP的拥塞控制机制，通过分析拥塞控制的闭环控制原理、TCP／IP拥塞控制所使用的典型技术，研究TCP／IP拥塞控制在无线网上应用的算法。     

海上近距短波通信系统中的干扰抑制算法

普通船舶干扰抑制算法存在可用频段盲点,不能快速确定近距短波的收敛极限。为解决此问题,设计基于海上近距短波通信系统的干扰抑制算法。通过信号源确定、PD可用频段选择2个步骤,完成海上近距短波通信环境的搭建。在此基础上,通过干扰信号分类处理、短波收敛性分析、LMS收敛抑制极限计算3个步骤,完成新型算法的搭建。模拟算法运行环境设计对比实验结果表明,与传统算法相比,新型算法可有效减少可用频段内盲点数量,并大幅提升短波收敛极限的计算速度。     

海上扩频通信系统中的时变干扰抑制算法研究

在现代海上通信系统中,基于直接序列算法的扩频通信技术正被广泛采用。扩频通信技术由于其抗干扰能力显著,对系统的通信容量和性能都能明显改善,在军用和民用的船舶通信系统中大展身手。但是由于海上船舶之间电磁环境相当复杂,不可控的干扰因素又较大程度限制了扩频通信技术的发展,因此提出几种基于时变干扰抑制的通信算法,可以应用在扩频通信系统中,并利用仿真软件对算法的优化性能进行验证。仿真结果表明,针对CDMA扩频系统的时变干扰抑制算法有效,具有一定的应用价值。     

船舶AIS网络通信异常数据修正方法仿真

为提高船舶AIS网络通信异常数据修正效果,设计一个船舶AIS网络通信异常数据修正方法。首先对通信网络异常数据进行分析,然后采用神经网络对异常数据做了数据融合处理,最后采用小波变换方法对船舶AIS网络通信异常数据修正。仿真分析表明,此次研究的船舶AIS网络通信异常数据修正方法能够有效地将异常点恢复到原始点上,证明了所研究的修正方法的有效性。     

基于贝叶斯网络的海上交通安全

利用Logistic回归和贝叶斯网络模型,研究发达国家和发展中国家船舶尺度、船龄、船旗、船型及港口监控对船舶事故的影响,挖掘当前海上交通安全管理中存在的问题。通过Logistic回归计算各因素对船舶事故、检查次数和滞留情况影响的条件概率,并构建船舶事故的贝叶斯网络模型。在探讨各因素在不同状态下对各类事故的影响程度的同时,发现发生事故的船舶多为被港口国重点监控的船舶。这在一定程度上说明当前各谅解备忘录(Memorandum of Understanding,Mo U)制定的船舶检查制度在筛选危险船舶方面具有一定的有效性,但因缺乏一定的惩罚力度,未能从根本上降低船舶事故发生率。因此,建议加强各港口国监控数据的共享,建立一套完善的港口监控及惩罚机制,以有效保证航运安全,敦促船舶所有人提高船舶质量、改善全球海上运输安全。