嵌入式数据的船舶航行数据采集系统

针对传统船舶航行数据采集系统自身存在的采集效率低的问题,提出设计基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统。利用基于嵌入式技术,创建嵌入式DSP控制模块为主定位航行数据采集硬件,对传统采集系统硬件基础进行更新;修正传统采集系统内部采集算法,将浮点DSP波形成束算法写入创建的采集硬件主控,使其与采集系统对接,并对传统算法逻辑错误进行更新修正。仿真实验测试证明,提出设计的基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统,在采集效率低问题上具有明显的修复改善作用,满足设计需要。     

子空间在线辨识算法原理及应用技术研究

为了解决船舶数学模型中水动力参数可能随着外界海洋环境的不同而发生漂移的问题，提出一种在线更新船舶黑箱模型的子空间辨识策略。该方法根据子空间辨识过程中QR分解的特点，采用Givens旋转矩阵对该复杂分解过程进行处理，从而降低计算复杂度，并通过改进使得子空间辨识算法能够适用于在线辨识。最终将该算法应用于动力定位系统中，实现了对船舶模型参数的实时调整，克服了传统船舶模型辨识算法只能对模型进行离线辨识的缺点，同时也为动力定位中紧急情况下的船位推算提供了较为准确的模型依据，最大限度地提高了作业的安全性。文末的仿真及实船数据进一步验证了算法的有效性。     

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。     

概率度量算法在船舶设备故障分析与定位中的应用

传统的船舶设备故障分析采用历史数据驱动法,通过综合分析对比采集故障信息与历史数据挖掘故障原因,随着船舶动力设备复杂度的增加,处理的数据量越来越大,性能也越来越低。概率度量算法PMA结合了船舶故障类型特点,分析了采集数据与历史数据相关性,本文综合研究了基于概率度量的船舶故障分析算法,最后进行仿真。     

船舶避碰中灰色数据挖掘研究

随着海洋运输业的发展,航行在海上的船舶数量越来越多,船舶避碰系统成为保障船舶航行安全的必要设备之一。现有的船舶避碰算法有基于视频图像帧数据的、红外传感器设备采集数据的,也有利用知识发现及大数据挖掘技术对船舶航行轨迹及碰撞规律进行分析,对船舶航行进行辅助指导。本文研究船舶避碰中的灰色度数据挖掘技术,并根据实际的应用数据建立灰色度数学模型,最后对本文的船舶避碰算法进行仿真,与传统算法进行比较分析。     

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。     

船舶微惯导网络中航行轨迹数据采集算法

由于传统的航行轨迹数据采集算法对数据没有进行优化处理,导致数据采集精度低,无法满足船舶微惯导网络需求。因此,提出一种船舶微惯导网络中航行轨迹数据采集算法。在采集算法设计中,首先进行船舶航行轨迹的数据挖掘。然后,以航行数据为基础,结合遗传算法,完成船舶航行轨迹数据算法优化。最后,通过对航行轨迹的分析,实现船舶航行轨迹数据采集。实验结果表明,本文设计的数据采集算法,在相同的更新速度条件下,相比2种传统算法,数据采集精度更高。     

基于智能导航的舰船应急疏散路径自动定位方法

传统船舶应急疏散路径导航系统存在船舶逃生路径数据定位准确度差,应急疏散导航响应时间慢,影响人员快速逃生撤离时间。针对此问题产生根源进行深入分析,并提出基于智能导航的舰船应急疏散路径自动定位方法。对传统定位策略进行替换修正,首先导入雷达导航数据融合策略。融合船舶激光雷达数据与GPS、北斗卫星定位信号数据。接着引入路径实时定位算法,通过算法对融合数据进行实时规划引导,完成人员快速撤离。最后,通过仿真实验对传统方法与提出方法进行对比测试,证明提出方法具有定位速度快、响应速度快、路径规划准确的特点。     

船舶无线传感网络节点数据的采集方法研究

通过对船舶无线传感网络节点数据,进行船舶无线传感组网设计,提高对船舶运行状态的分析和监测能力,提出一种基于量化融合跟踪和多线程总线调度的船舶无线传感网络节点数据的采集方法。进行船舶无线传感网络的路由拓扑结构设计,进行网络节点的最优分布路由控制和定位。在传感器节点优化定位算法设计的基础上,进行数据采集系统的硬件设计,采用32位数据总线进行船舶无线传感数据的高速捕获和总线传输,在FIFO RAM缓冲区采用连续脉冲冲激方法进行数据激发,将采集的数据存储在SCSI数据硬盘和局部总线中,实现数据实时调度和分析。测试结果表明,该采集方法能有效实现船舶无线传感网络节点数据的多线程多通道采集,数据检测和输出的准确性和实时性较好。     

基于蓝牙4.0技术的液舱遥测系统设计

为了给船舶液舱提供更多方便可靠的监测方式,在对液舱所必须监测的数据特点进行了归纳之后,提出了一种基于蓝牙4.0技术的液位遥测系统,利用HV201数字型液位传感器采集液位数据,整套系统结构简单成本低。通过燃油舱进行了测试。研究结果表明,该系统能实时监测燃油舱油位高度,在对船舶油舱的试验表明了设计的可行性。     

基于Hadoop平台的船舶通信数据高效传输方法研究

传统船舶通信数据传输方法对于船舶通信数据的初始收集力度较小,数据收集完整度较低,系统传输效率较差,不符合系统发展要求。针对这一问题,基于Hadoop平台提出一种新式船舶通信数据高效传输方法研究,通过强化系统内部的数据信息采集性能加大对数据的初始采集力度,完善研究操作的数据信息内容,在此基础上利用相应的数据平台算法进行数据传输处理,分析传输所需条件与数据状态,并加强数据保护,由此实现对船舶通信数据高效传输的方法研究。为验证方法研究的工作效果,与传统方法研究进行实验研究。结果表明,基于Hadoop平台的船舶通信数据高效传输方法研究具有较高的系统传输效率,数据收集完整度高,符合数据系统需求。     

免处理的船舶压载水系统液位自动调节装置

设计一种免处理船舶压载水系统液位自动调节试验装置,提出基于以太网和CAN总线的压载舱液位控制方案,对装置中的信号采集模块、通信模块和控制模块进行软硬件开发,并进行压载舱液位自动调节模拟试验。试验表明:该装置能够保证压载舱液位的恒定调节,可实现数据实时显示和对压载舱液位进行自动控制,为此类免处理的船舶压载水系统设计提供参考。     

船舶远程监控数据的动态采集方法

利用传统方法对船舶远程监控数据进行动态采集时,存在采集准确性差的问题。针对上述问题,提出一种新型基于传感器的船舶远程监控数据动态采集方法。该方法主要分为两部分:一部分为数据动态采集准备工作,包括传感器装置选择、传感器节点定位部署;另一部分为数据动态采集实现,包括构建数据采集特征状态方程、数据滤波处理。结果表明:与传统方法相比,基于传感器方法的数据采集准确率提高2%～11%,达到了研究的目的。     

使用数据挖掘实现舰船故障数据定位

为了更好地保障船舶航行安全,有效提高船舶的故障定位和检测能力,提出了使用数据挖掘实现舰船故障数据定位方法,通过对舰船故障数据进行实时采集和分类挖掘获取船舶航行过程中的异常数据,实现对船舶故障数据关联规则特征的准确提取。在进行故障定位的过程中,合理并利用电磁探测器和声敏传感器等设备进行故障诊断,并对不同类别船舶故障数据的高维特征融合的研究采用数据挖掘分析算法,利用数据挖掘分类器对船舶故障数据进行分类识别和定位挖掘,从而有效保障船舶故障数据定位的精确度和有效性。最后通过实验结果表明,使用数据挖掘实现舰船故障数据定位方法具有较高的故障定位精度。可以应用于船舶故障实时诊断,有效提高船舶故障诊断的实时性。     

船舶舱群配载优化算法研究

为了解决现有船舶舱群配载优化算法翻箱次数多、装卸效率低的难题,提出船舶舱群配载优化算法研究。根据船舶运输相关规定对舱群配载参数进行选择,以此为基础构建船舶舱群配载优化模型,以构建的船舶舱群配载优化模型为工具,通过遗传算法得到舱群配载方案并对其进行编码,依据编码结果采用贪婪算法对舱群配载最优方案进行选择,从而实现了船舶舱群配载的优化。通过仿真对比实验得到,与现有的船舶舱群配载优化算法相比较,提出的船舶舱群配载优化算法极大地降低了翻箱次数,提高了装卸效率,充分说明提出的船舶舱群配载优化算法具备更好的性能。     

船舶无线传感网络不完整节点数据模糊采集算法

利用传统算法对船舶无线传感网络不完整节点数据进行采集时,存在采集效率低和采集准确性差的问题。针对上述问题,提出一种新型的船舶无线传感网络不完整节点数据模糊采集算法。该算法设计主要分为4部分:第一,明确模糊算法采集原理;第二,根据原理描述数据采集问题;第三,确定数据采集最优路径;第四,对采集到的数据进行模糊处理,包括数据标准化、数据模糊化、数据去模糊化。为验证本算法的有效性,进行了对比实验,结果表明:与传统算法相比,本算法采集效率提高,2 h内比传统算法多采集了50 GB数据量,且采集准确性也更好,随着干扰强度的增加,准确性可以维持在97%左右。     

CAN现场总线在船舶液舱监测网络中的应用

大型油轮和运输化学药品的船舶都有非常多的液舱,在运输过程中需要对这些液舱进行全面的实时监控,以便获取液舱的温度、湿度、压强、液位等数据,保证船舶运行安全。CAN现场总线具有抗干扰能力强、传输速度高、数据准确率高等特点,本文使用CAN总线构建了船舶液舱监测网络,对CAN现场总线的原理进行分析,设计了基于PCA82C251的CAN总线转换电路,并对电路中的光耦选择情况进行说明,最后给出了几种抗干扰措施。本文提出的船舶液舱监测系统具有良好的实用性。     

船舶纯方位无源定位跟踪与数据关联研究

基于传感器的目标定位系统是海洋军事研究的重点领域,传感器部署越密集,采集信息反映目标信息越准确。海上复杂环境中,随着目标移动速度增加,多方位传感器数据会混入各类杂波,某些方位采集数据甚至会丢失,从而导致船舶接收到的数据关联度降低,最终降低目标定位精度。本文重点分析了复杂环境下船舶纯方位无源定位跟踪技术,针对采集信号中的噪声及非线性干扰因素,提出了一种基于多维特征值分解数据关联算法,最后进行仿真。     

基于以太网的船舶电力系统动态电能质量监测与故障诊断系统设计

[目的]现代船舶电力系统的信息化、自动化、智能化和安全运行的要求越来越高,传统的基于现场总线的船舶电力信息交换系统已经无法满足要求。[方法]通过Modbus/TCP工业以太网弥补现场总线的不足,并在此基础上联合船舶电力系统现场总线采集的固有数据和在线测量装置采集的实时数据建立数据中心,结合相关性理论和神经网络智能算法进行大数据分析,[结果]完成船舶电力系统动态电能质量监测与故障诊断,并用LabVIEW实现人机界面设计。[结论]通过实验室平台验证了该方案软、硬件实现的可行性。     

基于高级遗传算法的船舶模型参数辨识

提出一种以二阶K-T方程为基础，并基于高级遗传算法的船舶参数辨识算法，能有效地保证了算法的收敛性和全局优化能力，避免陷入局部最优解。并引入噪声参数，再用基于多局部种群的遗传算法进行迭代计算，将残差白噪声化。最终将该方法与传统的广义最小二乘算法相比较，得到了较为理想的船舶参数。通过对采集的仿真数据和实际自动舵数据的辨识结果验证了该方法在实际工程应用中的可行性和有效性。