基于神经网络精准规划船舶航行路线的算法

船舶航行中精准规划航行路线,合理避开障碍物是安全运行的关键。为此,设计一种基于神经网络精准规划船舶航行路线的算法。利用遗传算法优化神经网络权值,建立基于神经网络的船舶航迹预测模型,在模型内输入船舶航向与航速,输出船舶经、纬度差,即船舶航迹预测结果,依据该结果,获取船舶航行时路线规划环境;依据马尔科夫决策过程,得到路线规划最佳策略网络,通过深度强化学习神经网络确定最佳策略,在该网络内输入路线规划环境预测结果,确定规划策略内船舶执行动作,完成航行路线精准规划。实验证明：该算法可精准预测船舶航迹;在不同水域及场景下,均可精准规划航行路线,确保航行时无碰撞危险,降低航迹点平均距离偏差。     

海洋环境数值预报资料对海上船舶航行安全性模式的探讨

主要分析海洋环境预报资料,如海浪和海上能见度等海洋环境因素对海上船舶航行安全性影响较大。特别在引入海浪和能见度安全分析因素(影响基数)的基础上,建立有效的海洋船舶航行安全指数(航行指数),并分析和讨论了船舶航行指数给海上船舶航行安全性预报带来的效益和应用前景,最后对海洋船舶航行安全指数在航海应用上进行总结。     

海上航行船舶救生通信系统的解析及思考

当今世界海上船舶运输安全成为各国海运界有识之士关注的焦点,海上航行船舶救生通信系统在海上救生中起到的作用日益突出,笔者结合船舶检验工作,发现船员对这些设备的特点、功能不够了解,甚至不能有效地保养、正确使用,这些问题的存在都是重大的安全隐患,非常值得关注。     

海上救援钢质翻扣船舶开孔系统

针对目前在海上救援钢质翻扣船舶时存在的船体切割开孔耗时长、缺少高效的防爆开孔系统的问题,对基于镗削加工的船用钢板无火花防爆高效开孔系统进行研究,阐述新型镗削开孔系统的工作原理,并与传统的开孔法相对比。研究结果表明:镗削开孔系统操作简单、运行平稳、性能优良、切削高效,可极大地提高海上应急救援的速度;在厚度为20 mm的船用钢板上切割直径为460 mm的圆孔,仅需15 min。     

极地航行船舶桅杆积冰预报

在极地航行船舶开展科考活动和航运过程中,所处寒冷多雾的环境极易造成桅杆积冰,影响航行安全。利用Fluent和Fensap-ice对桅杆进行积冰预报,研究不同气象条件下的积冰分布情况。数值模拟结果表明：随着风速从2 m/s增加至10 m/s,桅杆积冰量从0.10 g增加至3.66 g;随着液态水含量的增加,桅杆积冰量从1.11 g增加到5.55 g,并且呈线性增加。但液态水含量不会改变桅杆表面的水滴收集系数,随着平均水滴直径的增加,桅杆表面的积冰量随之增加。本文研究对提高极地航行船舶的航行安全具有一定指导意义。     

基于深度网络的船舶冰区航行路线规划方法

本文提出基于深度网络的船舶冰区航行路线规划方法。从船舶航行动作出发,以深度Q网络为基础,设计船舶航行所处的状态空间、动作空间以及奖励函数,其中使用栅格法建立冰区模型,构建船舶航行的冰区状态空间;船舶动作在各空间及奖励函数过程中学习与训练,生成寻优路线,经平滑处理后,缩短航行距离,由此为船舶规划出从当前位置出发,能够避免与冰区中浮冰发生碰撞的航行线路。研究结果表明,该方法迭代8 000次后能够生成较为良好的路径,模拟生成的航线能够准确避开浮冰且路径节点减少较为平滑。     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

海上自主水面船舶航行风险识别

为识别海上自主水面船舶(Maritime Autonomous Surface Ship,MASS)的航行风险,构建VBPO-HSET航行风险识别模型,其中VBPO代表航行计划、靠离泊作业、进出港航行和开阔水域航行等4个航行阶段,HSET代表人因、船舶、科技和环境等4类风险。基于该模型通过文献查阅与专家访谈等信息,共识别出MASS航行相关的风险因素66个。以自动化水平III类MASS为研究对象,专家访谈结果表明:开阔水域航行阶段是III类MASS航行高风险阶段,人因是影响III类海上自主船舶的主要因素类型。     

船舶海上航行路径三维虚拟系统设计

传统的船舶海上航行路径三维虚拟系统存在着虚拟清晰度低的缺陷,为此提出船舶海上航行路径三维虚拟系统设计。船舶海上航行路径三维虚拟系统硬件设计包括船舶海上航行路径数据信息采集单元、三维虚拟设备单元与通信单元,软件设计包括三维虚拟场景设计、船舶海上航行路径数据信息库设计与船舶海上航行路径三维虚拟设计,通过硬件与软件设计实现了船舶海上航行路径三维虚拟系统的运行。通过实验得到,设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟清晰度比传统系统高出28%,说明设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟效果更好。     

船舶海上航行方向估计的数学模型构建

针对传统航行方向估计数学模型得到的船舶静态偏向角过大的问题,设计构建一种船舶海上航行方向估计的数学模型。首先采用惯性坐标系与附体坐标两种坐标系统,计算船舶运动时的自由度并投射变量到两个坐标系中,建立航行方向观测方程,依照角速率匹配惯性测量法计算出静态偏向角,完成船舶海上航行方向估计的数学模型的构建设计。实验结果表明,与传统航行方向估计数学模型相比,船舶海上航行方向估计的数学模型得到的静态偏向角更小。     

海上船舶航行数据特征的数据挖掘分析

数据挖掘对于船舶航行特征分析有着重要作用,而与国外相比较而言,我国海上运输中数据挖掘技术的应用还相对不成熟。为此,本文对海上船舶航行数据特征的数据挖掘分析方法进行研究,以便为船舶安全航行与海运交通管理提供新方法。     

基于物联网的船舶航行安全监控系统

传统船舶航行安全监控系统在复杂海域中,对船舶航行吃水差监控误差较大,对此基于物联网络技术设计船舶航行安全监控系统。以中央处理单元为核心,建立船舶自由度运行测试平台,辨识船体吃水差,基于物联网通信端口,建立物联网络通讯终端,传输船体航行信息,最后利用信号叠加原理应用傅里叶分析算法,消除波浪及船体摇摆对船体吃水差的影响,实现对船体航行吃水差高精度安全监控。实验数据显示,设计的安全监控系统,相比较传统安全监控系统,在海深1 km以内,吃水差监控结果误差减小0.75 m,在海深1 km以上海域,吃水差误差减小0.5 m,可以实现吃水差高精度监控。     

基于总线的船舶航行保障智能控制系统

当前船舶行业对自动化要求越来越高,多领域技术群体和交叉融合呈现增长趋势,船舶制造技术也正朝着数字化、网络化和智能化方向发展。为了保证船舶在航行和实际作业中的安全性、稳定性以及可靠性,针对船舶航行保障系统中各设备单元分散独立、智能化低和信息不共享等问题,对船舶驾驶室中航行保障控制系统进行研究与设计。该系统利用现场总线实现航行保障单元间的互联互通、协调工作,方便终端用户操作及监控,提高了船舶航行的可靠性。     

基于COTS的船舶航行训练系统研究

在原有小型训练装备及商用成品的基础上,构建船舶航行训练系统,基于商用货架产品（Commercial Off—The—Shelf）的思想,完成了系统的组成构架。根据对系统基本组成和基本功能的分析,组建了基于以太网、数据采集卡和原有小型训练装备的分布式计算机系统,降低了硬件成本,提高了可靠性和升级换代能力。根据原型系统的软件功能,确定了高效的商用开发软件,基于GL Studio、Matlab、Vega Prime等实现了复杂的船舶运动模型仿真和视景仿真系统软件的快速开发和调试,从而提高了系统开发效率,缩短了开发周期。     

基于数据融合的船舶航行评价系统

介绍基于数据融合技术的系统三级处理模型,并重点讨论基于数据关联的船舶航迹提取,基于坐标转换和几何模型的船舶运动参数计算,以及基于多测量周期数据融合的船舶操纵识别等,从而建立船舶航行评价模型,最后通过实例说明系统运行的有效性。     

基于北斗的海上失事飞机救援系统

文章提出基于北斗系统的海上搜救系统,包括遥感系统、声呐系统、北斗卫星定位接收子系统和综合舰桥系统。当进行搜救时,带有机载摄像头和光热传感器的飞机在海面上盘旋,机载图像处理模块实现飞机失事点的定位;飞机投下的特制浮标将水下失事目标的位置通过飞机发给指挥调控中心,指挥中心派遣搜救船只进行打捞和搜救,从而提高海上搜救时效性和效率。