基于AIS海上交通调查的宁波—舟山核心港区船舶定线制

为便于宁波—舟山核心港区船舶定线制的设计,在原始数据的基础上,采用基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据对辖区水域进行海上交通调查,详细分析辖区船舶航路、交叉等数据;结合船舶交通服务(Vessel Traffic Services,VTS)中心的实时数据和船舶进出宁波—舟山核心港区的传统航路,从宏观和微观角度研究该水域船舶交通特性,确定船舶定线制总体设计方案、警戒区设置及定线制水域航道宽度.该定线制实施方案表明,基于AIS海上交通调查而拟定的船舶定线制,可满足当时的设计预期,确保辖区水域船舶通航秩序,有效保障辖区水域航行安全.     

基于AIS船站的舟山港海事信息监测系统

针对舟山港务管理局对港内船舶识别与动态跟踪的需求,在分析研究船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)的通信技术、总体结构的可行性、覆盖范围和所能容纳的最大船舶数量的基础上,设计并组建以船舶自动识别系统船站作为岸基站的海事信息监测系统.实际试运行表明,该系统的功能和性能满足实用要求,具有良好经济性,并可推广至类似的应用场合.     

国际法框架下船舶定线水域的选择

从分析船舶定线制的有关国际法框架入手,阐明船舶定线水域选择的有关法律和技术问题,建议在选择定线水域时要充分考虑IMO的有关规定,定线制规划应有一个近期计划和远景目标,同时除了充分考虑合理性和科学性外,还应分析其可行性和必要性。     

基于AIS数据的船舶运动模式识别与应用

船舶运动模式的提取是轨迹数据分析的重要任务,它可以为船舶异常行为的检测提供参考依据,同时也可以作为航路规划和定线制设计的技术指标.针对现存的聚类算法大多为了追求效率而忽略了运动轨迹特征的问题,对聚类算法中的轨迹结构距离进行改进,将其作为轨迹相似度的评价标准.采用无监督DBSCAN聚类算法实现船舶运动模式的提取.利用琼州海峡船舶自动识别系统（Automatic Identification System, AIS）数据,对该水域的船舶运动模式进行提取,获得行驶于该水域的船舶运动轨迹分布以及各类轨迹中转向区域的分布,其中船舶运动轨迹包括从琼州海峡东峡口向西航行的船舶轨迹,从琼州海峡西峡口向东航行的船舶轨迹,从秀英港前往海安港的船舶轨迹,从海安港前往秀英港的船舶轨迹和从琼州海峡东峡口前往海口港的船舶轨迹.将最终的聚类结果应用于电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display and Information System, ECDIS）上,实现了对船舶的动态监控仿真.     

沿海湾口水域船舶定线制设计方法

针对沿海湾口水域船舶交通流复杂且干扰因素较多的特点,构建船舶航迹集中度模型和船舶会聚区附近的船舶航行干扰度模型,提出湾口水域船舶定线制设计方法和流程。以福建三都澳口水域为例,通过船舶航迹集中度和船舶航行干扰度的计算分析,提出三都澳口水域船舶定线制初步设计方案。通过专家咨询与调查,验证提出方法和流程的可行性。     

船舶定线制设计方案评价

为推进船舶定线制的规划和实施,结合近年来进行的长江口船舶定线制研究工作,建立船舶定线制设计方案评价模型.该模型用群体决策方法确定定性评价指标值;用熵权法确定方案定量指标值;用逼近理想解排序法实现方案的排序和优选.通过对6种不同的船舶定线制设计方案的评价表明,该模型对船舶定线制设计方案评价具有适用性．     

等离子体天线轴向密度数值模拟和辐射图计算

由于电子密度分布、激励功率、气压等因素的影响,等离子体天线参数（增益、方向图等）通常难以求解。本文利用时域差分建立电磁波沿等离子体天线激励和传播的模型,得到不同参数（如激励功率、碰撞频率、等离子体迟豫时间、每个电子对所需能量）对等离子体轴向电子密度分布的影响,解释了不同激励情况下电子密度的线性和非线性分布,并解决了信号沿等离子体天线传播的波矢分布、辐射方向图的求解问题。     

基于发射端相关的MIMO系统线形预编码的研究

在MIMO(multiple inputmultiple output)通信系统中,当发射端完全已知信道的状态特性时,接收与发射端的联合优化设计可获得较好的通信性能,然而由于实际MIMO通信系统中往往发射天线是相关的,只知道相关特性,并不知道信道的特性.本文提出基于发射天线相关系数矩阵分解MIMO系统线形最优预编码的设计方案.Monte Carlo方法仿真显示,具有明显的预编码增益性能.该设计方法可以应用到实际的具有反馈的无线多天线通信系统中.     

长江口实施新船舶定线制

《长江口船舶定线制（2008）》和《长江口船舶报告制》自2008年6月1日起正式实施．《长江口船舶定线制》自2002年9月1日试行以来,在规范船舶航行、防止和减少水上事故发生、改善通航环境等方面均发挥很大作用,但随着航运发展和长江口深水航道3期工程的建设,长江口水域的航道和船舶交通流等情况均发生变化．     

应用北斗卫星导航系统的船舶AIS数据采集

为克服自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)在船舶动态监控中存在盲区这一缺陷,研究如何通过北斗卫星导航系统转发AIS数据,以使得监控区域覆盖陆上AIS基站的盲区以及实现装载北斗卫星导航系统船舶周围指定船舶的监控.将本船AIS接收的周围船舶AIS信息添加优先权位后存入相应数据库中;采用数据选择、过滤、压缩等技术处理数据,通过北斗卫星导航系统将处理过的数据发送到岸上基站.通过北斗卫星导航系统转发AIS信息,能有效监控AIS盲区内没装北斗卫星导航系统的船舶,有效增大船舶动态监控的范围.     

多算法结合的船舶交通流框架提取

为提高船舶进出交通流密集区域的安全性、解决数据挖掘不充分的问题,基于AIS数据,将多种算法相结合,提出一种多元化的船舶交通流框架提取方法。利用Douglas-Peucker压缩算法和航迹交会算法分别提取交通流中的船舶转向点和航迹交会点。利用密度聚类算法对包括船位点在内的3种特征点进行数据挖掘,提取出更有代表性的特征点。将3种特征点进行加权融合,得到新的多元特征点,以点的大小表示其重要程度,最终生成某水域的船舶交通流框架。实验结果表明,通过以上方法能够获得老铁山水道附近水域船舶交通流框架。该框架融合了多种航迹特征点,能够显示附近水域的重要航迹分布,充分体现船舶交通流的总体态势和密集区域;该框架从统计学角度凝结了该水域船舶行驶的习惯航线,这些航线具有较好的适航度,既可用于航路规划,还能为海事部门选取推荐航道提供参考。     

基于集对分析的定线制水域航行环境的综合安全评价

为对日益增多的定线制水域进行综合安全评价,以分道通航制水域的航行环境为评价对象,从航行危险度入手,建立评价体系.利用集对分析理论的多元联系数,确定综合评价分级标准.通过融合相容矩阵法和均方差法的组合集成赋权法,确定评价指标权重.应用模型对定线制水域进行综合安全评价,结果表明,该模型具有较好的实用性和可靠性.     

能见度不良情况下受限水域船舶的领域

为研究在能见度不良情况下受限水域内的常见船型的船舶领域,对船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）数据进行分析建立船舶领域.该方法借助可视化技术和网格技术,结合研究水域能见度信息,分析南槽水道内符合要求的2 000万个左右AIS数据,还原航迹分布图约50 000张,获得在受限水域内能见度不良情况下船长80~100 m的船舶领域模型.客观精确的船舶领域模型能够提升能见度不良天气下交通流的预测精确度,同时丰富基于智能技术研究的船舶领域模型库.     

变权云物元模型在船舶定线制后评估中的应用

针对后评估中出现的模糊性和随机性及以往船舶定线制实施效果评价中忽略较差指标的影响的问题,提出一种基于变权云物元分析理论的船舶定线制实施效果综合评估方法。引入变权理论,对用主客观综合赋权法得到的常权权重进行修正,避免较差指标的消极作用被优秀指标掩盖,突出较差指标对评估结果的影响;运用云物元分析理论,构建船舶定线制实施效果综合评估模型,该模型可同时给出评估结果和可信度。以老铁山水道船舶定线制后评估为例进行验证,并结合数据统计对比分析,验证本方法的有效性和可靠性。     

航标助航信息发布系统

为全面、准确、直观地发布实时航标助航信息,应用计算机网络技术、现代通信技术以及GPS,AIS,ECDIS和Web等关键技术,设计开发航标助航信息发布系统.该系统符合国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)提出的数字航海战略框架,适应国际航标协会(Interna-tional Association of Lighthouse Authorities,IALA)现代航标发展方向,满足IALA有关推荐标准的要求.该系统实现基于图像建模与绘制(Image-Based Modeling and Rendering,IBMR)航标的360°航道全景图(虚拟三维)、基于遥感(Remote Sensing,RS)影像图的航标航道显示和基于自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)的实体航标和虚拟航标信息显示等资料的综合显示功能.用户在互联网上借助通用的网络浏览器就可了解科学、全面、及时、准确、生动、直观的航标助航信息,从而提高海上交通安全指数和港口、船舶的营运效率.     

基于船舶自动识别系统的局部缩减航道元胞自动机模型

为提高船舶进出港口的安全和效率,针对船舶进出口航道双通道航道有一条通道局部关闭,船舶需要变道绕行另一通道的情况,提出基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）的NaSch船舶交通流模型,建立一种航道局部缩减的元胞自动机（Cellular Automata, CA)船舶交通流模型.结合船舶实际交通情况给出计算机数值仿真的船舶交通流时空斑图以及发生意外时的事故 恢复空斑图.针对一个算例,运用模型分析影响通道通行能力的警戒区长度设置、船舶到达率等交通要素.结果表明,该模型可以应用于决策模拟以提高航道通行能力、减少船舶滞留.     

基于FDTD方法的等离子体天线参数的数值计算

利用时域有限差分法(FDTD)计算了柱状等离子体天线的辐射方向图,输入阻抗和辐射效率等重要参数,并且和金属天线进行比较.通过计算分析,表明等离子体天线的辐射方向图,输入阻抗,辐射效率会随着等离子体密度、碰撞频率等参数的变化而变化.一定条件下,等离子体天线可以取代金属天线,同时保留了辐射方向可控、快速开关等特点.计算结果对于等离子体天线的设计具有重要的参考价值.     

AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中的应用

为克服自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)性能的限制,以AVR Atmega128微处理器为核心处理器,研究AIS和北斗终端组合在船舶动态监控中应用的前景和实现方式.AIS和北斗终端分别负责将船舶信息和船舶定位信息发送给Atmega128,Atmega128将这些信息解码、编码后发送给北斗终端.在远洋航行中,尽管AIS受到通信距离的限制,但是可以通过北斗终端成功发送本船信息;同时,Atmega128将AIS收到的他船信息发给上位机,用于船舶信息显示和监控.船舶定位和北斗终端的双向通信功能可以使船舶的监控范围由近海扩展到远洋,让船舶监控和管理更加规范和有效.     

基于AIS信息的船舶进出港航速控制模型

为提升近港航道效率及船舶安全,从船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)集合的大量的海上交通特征信息中获取能够反映船舶进出港规律的、有效的、潜在的信息,建立船舶进出港航速控制模型.根据海上交通工程理论和数据挖掘技术,将实时采集的港口水域的AIS信息存放在数据库中,再通过ETL(Extract Transform Load)进行处理.该数据库具备统计分析船舶进出港各阶段航速分布的功能.以厦门嵩屿港集装箱码头为例,构建相应的数据库,对12万吨级集装箱船舶进出港的航速进行统计,获得此类船舶在进出港过程中的航速分布规律,并根据航速的概率分布特点给出建议航速,为船舶自动进出港、引航员引导船舶及港口主管部门更好地监管通航环境提供理论依据.     

湄洲湾LNG船监管方案仿真系统设计与实现

为保障液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)船舶的航行安全,利用地理信息系统(Geographical Information System,GIS)、虚拟现实(Virtual Reality,VR)等技术构建LNG船舶监管方案仿真系统.系统首先利用ARCGIS和PCI软件进行数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)和数字正射影像(Digital Orthograph Model,DOM)处理,建立湄洲湾水域基础地形数据;然后处理水利工程、码头和建筑物等地类数据;数据经过优化后,选用Mutigen Creator三维建模工具创建湄洲湾三维场景.在三维场景中,集成水文气象、船舶、助航设施和码头等数据以及监管方案,实现各类数据在三维仿真系统中的实时关联.场景驱动采用VEGA 3.7平台开发,实现三维场景中的漫游和查询、航行过程的记录和回放、监管方案的演练和报警等功能.海事监管部门可在系统中制定和演练LNG船舶监管方案,根据模拟演练对监管方案进行调整和优化.实际应用表明,对LNG船舶的监管和仿真效果基本一致,该方案可为LNG船舶监管提供科学的辅助和支持.