基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统

为直接确定不良信息所处位置,提升船舶航行质量,设计基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统。按照ZigBee网络传感器的调配需求,分级连接节点传输电路与微型定位芯片,实现定位系统的硬件运行环境搭建。再通过定义网络节点角色的方式,规划定位密钥的管理流程,实现定位系统的软件运行环境搭建,结合相关硬件设备结构,完成基于Greenshield模型的船舶网络异常节点定位系统设计。对比实验结果显示,与常规Linux数据定位系统相比,应用网络异常节点定位系统后,TPR指标的定位精度大幅增加,不良信息可以也得到定向整治,从根本上保障了船舶的航行质量水平。     

大数据网络下船舶轨迹异常故障检测技术优化

为全面控制船舶航行轨迹,保持良好的航向应用条件,提出大数据网络下的船舶轨迹异常故障检测优化技术。从上限边界数值确定、下限边界数值确定2个角度,完成大数据网络下的船舶轨迹异常范围确定。在此基础上,通过轨迹故障类型划分、节点故障检测属性关系确定、偏导优化系数计算3个步骤,完成大数据网络下船舶轨迹异常故障检测技术的优化操作。模拟实验结果表明,与基础故障检测技术相比,应用优化技术手段后,船舶航行轨迹的时间复杂度得到适当降低,单一节点处的轨迹密度提升明显,船舶航行应用条件得到有效保障。     

大数据环境下船舶航行异常属性采集方法研究

为了缩短船舶航行异常属性的采集时间,提高异常属性的采集效率,提出了大数据环境下船舶航行异常属性采集方法研究。在大数据环境下,将船舶航行异常属性的尺度空间函数展开,通过计算异常属性主曲率的大小,寻找船舶航行异常属性的边缘特征点,完成船舶航行异常属性特征点的提取。采用异常属性变异系数,得到了采集传感器节点的能量消耗,利用船舶航行异常属性采集算法的实现流程,实现了大数据环境下船舶航行异常属性的采集。实验结果表明,大数据环境下的异常属性采集方法与传统采集方法相比,异常属性的采集效率提高了46.05%。     

基于大数据驱动的船舶航行轨迹异常检测研究

船舶安全航行是航海领域重点关注的问题之一,为此研究基于大数据驱动的船舶航行轨迹异常检测方法。该方法利用不同类型传感器获取船舶航行大数据,然后使用船舶观测大数据相似度方程计算船舶航行大数据之间的相似度,得到来自同一船舶的航行大数据;再利用大数据驱动技术中的聚类方法建立船舶正常轨迹模型,获取船舶航行正常轨迹;依据船舶航行正常轨迹,利用大数据驱动技术内的Spark Streaming数据实时计算框架,通过计算船舶航行轨迹点与实际轨迹采样点之间的距离、航向角等,得到船舶航行轨迹异常检测结果。实验结果表明,该方法获取船舶航行实际轨迹精度较高,可有效检测船舶航行轨迹异常,具备较好的应用效果。     

基于无线传感器网络节点的船舶三维定位方法研究

船舶定位对航行安全、避碰、远程监控以及港口船舶管理等方面都有重要意义。针对目前船舶三维定位存在精度低、抗干扰能力弱等的问题,本文提出了基于无线传感器网络节点的船舶定位方法。研究无线传感器网络原理和构成,并在此基础上,设计了节点自定位算法和船舶三维定位算法。最后,通过实验验证三维定位算法的精度。     

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。     

复杂航行环境船舶航行异常监控系统

传统船舶航行异常监测系统,在复杂航行环境下无法对轨迹信号图像作出正确判定,导致船舶航行监测结果与实际航行监测要求偏差较大,影响船舶正常航行安全。因此提出复杂航行环境船舶航行异常监控系统软件设计。利用卡尔曼滤波算法,建立航行轨迹图像数据高帧率采集硬件,获取高清轨迹图像数据;软件功能主要分为轨迹图像信号建模、轨迹图像模型信号的异常处理与异常轨迹像素的平滑提取3部分;通过仿真对比数据,证明提出系统在复杂航行环境下,能够有效提升异常轨迹监测识别率22.34%。     

网络环境下的船舶动力装置状态评估与监测系统开发

动力系统为船舶的航行和其他作业提供动力,是船舶的核心部件,动力装置包括发动机,传动轴系、机舱等,其结构和功能非常复杂。为了提高船舶动力系统故障监测水平,提早发现动力系统异常状态,保障其使用质量,研究船舶动力装置状态评估与监测系统具有重要意义。本文首先介绍传统的船舶动力装置监测系统,在此基础上,引入了网络环境的通信模块、信号滤波电路与现场总线技术,设计了一种基于网络环境下的船舶动力装置评估与监测系统,并对其原理和组成进行说明。     

基于LoRa技术的船舶航行环境智能监测系统

传统船舶航行环境监测系统无法将异常数据识别与动态实时预警相关联,导致系统识别过程与预警输出之间存在时间误差。为此,提出基于LoRa技术的船舶航行环境智能监测系统。基于LoRa技术创建系统框架,重构系统硬件,在此基础上,结合LoRa技术传输特征,对航行数据进行LoRa协议特征优化,同时,对航行状态输出阈值进行动态调整,实现LoRa网络下监测数据的实时共享。实验结果表明,提出设计的监测系统,能够有效缩短数据输出时的误差量,且满足实际应用技术要求。     

一种基于空间APIT的甲板移动目标定位算法

大型载机舰甲板上飞机和车辆的准确定位是实现甲板智能、高效转运的重要基础。然而,传统光学定位和声波定位在甲板面环境下对大型目标定位均存在一定的局限性。将无线传感器网络中先进的平面近似三角形内点(Approximate Point-In-Triangle,APIT)测试定位算法推广到三维空间,通过将伴随节点和主节点组成节点组来构造目标物的相对运动,并通过APIT测试、权重投票的方式筛选定位栅格,从而实现甲板上飞机的定位。仿真结果表明,理论上该方法的定位精度符合实际定位需要,算法有较高的可靠性和稳定性,具备应用的基本条件。     

船舶实时数据系统的无线传感器网络能耗最优化研究

船舶实时数据系统是以船域网为基础的数据传输网络,对于监测船舶的航行状态、保障船舶的航行安全有着极其重要的作用。无线传感器网络是该系统的重要组成部分,因而如何实现海上无线传感器网络的能量消耗最优化,也是实现该系统的关键之一。本文研究的主要内容是:在满足实时通信时延要求的前提下,如何计算出每个传感器节点所需要的最小传输功率,并提出一种基于单跳的传输估计方法,通过该方法能够有效计算出所需的最小功率,仿真证明该方法的可行性。     

高斯混合模型的船舶传感器网络在线定位算法研究

随着无线传感网技术在舰船中的大量使用,其定位功能也正在被充分挖掘。不同于传统的卫星定位技术,无限传感器网络的设备成本非常低廉,且组网迅速,具体功能通过软件编写可以轻松实现。本文在研究船舶定位需求的基础上,提出一种高精度的基于高斯混合模型的无线传感网在线定位模型,建立RSSI三点式定位模型。并在实验室模拟出船舶在海洋中的航行环境,采用Online-LEGMM仿真系统对此算法的定位性能进行验证,实验结果取得预期效果,该算法能够对船舶节点准确定位。     

基于ZigBee的船标通测网络中无线传感器的应用

无线传感网络是船联网的重要通信及定位技术,在船标通测网络中得到广泛应用。现在船舶无线传感网络一般利用ZigBee作为定位协议,ZigBee协议具有算法复杂度低﹑定位精度高等特点,但在实际海洋航行中,由于环境干扰信标节点有较大扰动从而降低定位精度。本文重点研究了ZigBee协议中的DV-HOP定位算法,优化信标节点分布,最后进行仿真。     

内河船舶无线远程监测嵌入式控制器研制

目前,航运公司和海事监管部门对内河航行船舶设备工况还缺少有效的监测手段,难以遏止内河航行船舶的水上交通事故。在研究嵌入式系统、无线接入技术和网络技术的基础上,研制了一种适用于内河船舶的无线远程监测嵌入式控制器;该控制器成功应用于实际船舶,获得良好效果,解决了内河航行船舶与航运公司、海事监管部门的实时信息交互问题,增强了内河船舶监管的科学性,提高了内河船舶航行安全管理水平和事故应急处理能力。     

船舶姿态检测系统故障检测方法研究

在船舶自动化控制系统中,船舶的定位与姿态控制一直都是非常重要的组成部分。为满足上述要求,船舶动力定位与姿态控制系统应运而生,系统内部集成了GPS位置监测模块和基于传感器网络的船舶姿态控制与调整模块,这对船舶的安全航行至关重要。但其监控网络复杂,海上的工作环境也异常恶劣,易受到各种因素的干扰,从而造成故障。本文针对船舶姿态监控系统设计故障锁定和排除算法,仿真结果表明本算法能够较好的实现故障检测与预警,具有较大的实用价值。     

船舶传感器网络中节点定位算法设计

节点定位对于船舶传感器网络具有十分重要的意义,没有节点位置的信息是无用的,经典的船舶传感器网络节点定位算法—DV-hop算法存在定位误差大、速度慢等问题。为了提高船舶传感器网络节点定位结果,设计了改进DV-hop算法的船舶传感器网络节点定位算法。首先对当前船舶传感器网络节点定位算法的研究现状进行分析,找到引起DV-hop算法定位误差大、速度慢的原因,然后采用传感器网络发射信号强度得到节点之间的距离,在此基础上采用DV-hop算法进行船舶传感器网络节点定位,最后进行船舶传感器网络节点定位实验,实验结果表明,本文算法克服了当前船舶传感器网络节点定位误差大的缺陷,其船舶传感器网络节点定位精度不仅明显高于DV-hop算法,而且船舶传感器网络节点所耗费的时间更少,获得了整体效果更佳的船舶传感器网络节点结果。     

船舶无线传感网络安全态势异常检测方法

为了更好保障船舶航行安全,避免船舶航行过程中常见的无线传感网络异常导致的船舶航行过程中信号网络信息处理效果不佳的问题,对船舶无线传感网络安全态势异常检测方法进行研究。通过对无线传感网络安全信息进行采集分类,实现对船舶网络信号特征的实时检测和提取。根据检测结果进行无线传感网络安全异常数据的修正,提高船舶网络运行安全。实验证实,船舶无线传感网络安全态势异常检测方法在实际应用过程中具有更高的准确性,可以更好实现对复杂船舶网络数据异常区域进行快速检测和修正的研究目标,从而更好地提高船舶航行安全效果。     

基于虚拟现实的船舶设计技术研究

传统船舶的搭建设计过程中,不能有效监测舱室温度,且航行信息的无线传感方面,存在较长的时间延迟。为有效解决上述问题,引入虚拟现实技术,对传统船舶设计方法进行改进。通过温度监测模块整体架构改进、温度数据采集技术改进,完成基于虚拟现实的船舶舱室温度监测技术改进。通过GPS导航技术改进、ZigBee技术改进、无线传感网络模型改进,完成基于虚拟现实的船舶无线传感技术改进。设计对比实验结果表明,利用改进后技术搭建的船舶,可以有效监测舱室温度,且大幅缩短航行信息无线传感的时间延迟。     

基于物联网技术的船舶海上目标远距离定位算法

针对传统的船舶海上目标远距离定位算法存在的缺点,如定位精确度低、数据处理耗时长等,提出基于物联网技术的船舶海上目标远距离定位算法。首先,基于物联网技术中的节点定位技术,针对船舶的3个自由度建立船舶运动模型;然后,确定未知节点的初始值,再与信标位置节点相结合,利用最小二乘法对定位偏差进行计算;最后,将初始值进行递归,得到未知节点坐标,至此实现基于物联网技术的船舶海上目标远距离定位算法。实验结果表明,与传统的定位算法相比,提出的定位算法的数据处理耗时最多可减少35 ms,平均定位误差减少0.58 m,其定位精确度更高,耗时更短,可以有效地实现船舶海上目标远距离定位。     

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

传航行轨迹精准控制算法在多船并行情况下,由于计算中没有区分航线航向,造成航行精准度较低,为此提出多船并行航行轨迹精准控制算法。构建船舶轨迹精准控制模型,根据船舶航行目的生成船舶运行轨迹,以实际航行轨迹为基础计算船舶定位航线,分别计算船舶直线航行控制轨迹以及曲线航行控制轨迹,完成多船并行航行轨迹精准控制算法设计。设计仿真实验,通过模拟使用环境,将提出算法与传统算法进行比较,实验结果表明提出方法计算的航行精准度更高,证明研究方法具备有效性。