AIS和RADAR/ARPA在保障船舶安全航行中的应用探讨

基于AIS和RADAR/ARPA在航海应用功能上的分析,在探讨AIS和RADAR/ARPA在保障船舶海上安全航行时各自优缺点的基础上,阐述了AIS和RADAR/ARPA在船舶安全航行中的优势互补,为综合使用航海仪器确保船舶安全航行提供新的途径。     

SAGA：一种新的船舶搁浅预警模型

随着船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)和电子海图信息与显示系统(Electronic Chart Displayand Information System,ECDIS)的出现及普及,使船舶交通管理系统(Ves-sel Traffic Service,VTS)对其辖区的航行船舶进行自动搁浅预警成为可能.针对预警自动化水平较低这一现状,提出搁浅预警(Search Area for Grounding A lert,SAGA)模型,通过判断船舶SAGA领域内最小水深是否满足安全要求来实现船舶搁浅预警.     

ECDIS模拟器功能要求及配置标准

为满足STCW公约2010年马尼拉修正案中关于电子海图显示与信息系统（ECDIS）的培训、考试及发证要求,根据IMO关于ECDIS的性能标准和中国海事局履约要求,研究ECDIS综合模拟器系统的组成结构及ECDIS模拟器的功能要求,提出建设ECDIS模拟器的3种规范的配置方案和标准,为我国ECDIS模拟器研究者及各航海院校提供指导性建议.     

AIS数据对两船会遇中自动避碰决策的影响初探

通过分析AIS技术所提供的他船数据的性能和作用 ,提出了解决长期困扰自动避碰决策技术发展的两个问题 (即他船信息来源的可靠性问题和船舶间航行、避碰意图互相通报的问题 )的办法。还提出了将AIS作为自动避碰决策系统的他船数据信息来源的设想 ,并分析了这种设想的可行性。介绍了在AIS数据的支持下 ,上述困扰自动避碰决策技术研究多年的两个问题得到解决的情况 ;分析了AIS数据中的新信息 ,例如他船状态信息 (操限船、失控船、限于吃水船等 )和他船避碰意图发现的新方法 (实时监控他船动向 )等AIS优于ARPA的数据功能对于自动避碰决策的作用 ,并研究了其应用方法     

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.     

基于最小二乘支持向量机的AIS数据修复方法

针对当前船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据存在大量错误和缺失的问题,通过匹配AIS数据丢失时间制定完备AIS数据库,采用改进的Hausdorff距离公式融合轨迹空间相似度与船舶航行速度相似度,采用相似轨迹作为最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)算法的输入样本,通过数据训练得到的回归模型对AIS数据进行修复。采用实际数据进行验证。结果显示,本文提出的基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)的LSSVM算法能够准确还原AIS数据。结果可以提高AIS数据的连续性和完整性。     

基于改进蚁群算法的船舶多约束最优航线设计

为提高船舶航线经济性,基于电子海图显示与信息系统(electronic chart display and information system,ECDIS),分析影响航线设计的各种因素,建立航线设计网络模型。将改进蚁群算法的基本原理应用于船舶航行路径搜索中,提出一种多约束条件下航行综合成本最低的最优航线生成算法。仿真试验证明,该算法是可行的,且具有动态寻优的特点,将其应用于多约束条件下的最优航线设计是合理的。     

中国沿海主要港口推荐航线算法及其实现

为弥补现有船舶电子海图导航系统不能进行航线自动规划的不足,通过整理《中国航路指南》中的转向点,建立转向点关系库,进而形成中国沿海主要港口间的航线网络.利用静态路网中求解最短路径的A*算法,引入恒向线航法计算公式作为A*算法的启发式函数,设计并实现中国沿海主要港口推荐航线算法.实验结果表明,A*算法能够有效、便捷地规划出船舶航行的安全航线.该算法可应用于电子海图显示与信息系统(Electronic Chart DisplayInformation System,ECDIS)等,可为我国沿海航行的船舶自动推荐《中国航路指南》中的航线,给船舶航行提供参考,对科学航海、船舶安全航行和船员减压等具有实践意义.     

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AIS的港口智能船舶动态视频监控系统研究

港口船舶动态视频监控是港口交通安全管理的重要内容。文章论述了港口智能船舶动态视频监控系统的设计要点,研究通过AIS系统获取船舶动态数据并驱动智能球摄像机进行智能定位,实现航行船舶的自动化智能视频跟踪。文章提出了基于AIS的港口智能船舶动态视频监控系统的主要结构,介绍了软硬件组成及工作原理．重点阐述了自动监控决策控制模块的算法及在系统中的作用。     

综合助航信息系统的实现

为建立航标助航体系,开发航标综合助航信息服务系统.根据国际航标协会(InternationalAssociation of Lighthouse Authorities,IALA)的相关规定和决议,提出助航信息系统的体系结构.该系统以Web-ECDIS平台为基础,整合航标遥测遥控数据和AIS数据,通过AIS网络或互联网向海区船舶发布航标动态信息及相关安全信息.用户通过互联网可以获得该系统的4项实时服务:(1)各种比例尺辖区电子海图信息服务;(2)动态航标信息服务;(3)港口水文气象、航行环境信息服务;(4)AIS信息服务.该成果可为新型助航体系建设及AIS二进制电文的助航应用提供技术支持.     

AIS时代VTS面临的新课题

从船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service,VTS)和船舶自动识别系统(Automatic Identifi-cation System,AIS)的组成、作用、特点以及国内外的相关法规等方面,阐述AIS与VTS的关系,提出采取正确输入船名,船舶呼号,海上移动识别码(Maritime Mobile Service Indentify,MMSI),IMO号码,船舶类型和航行状态,目的港,预计抵达的日期、时间,船舶长度、宽度和吃水,保持AIS设备正常工作,正确使用短消息等措施和方法,解决VTS正常监视安装AIS设备的船舶所遇到的问题,使AIS设备成为一种增强对现场监督管理工作的预防性、针对性、有效性和威慑力的有力补充,从而为船舶提供更科学的信息服务,更大程度地提高VTS的效率和管理能力,使航运更安全、海洋更清洁.     

JM-ECS电子海图基础平台的设计与实现

介绍JM ECS电子海图基础平台的组成、功能及其设计与实现。该平台由电子海图核心平台、GPS接口、AIS接口、C/S网络接口、图像叠加接口等5个基础性服务模块组成,是集电子海图信息显示、编辑与查询、海上交通信息集成和网络信息共享的电子海图基础平台。     

基于AIS数据和LSTM网络的船舶航行动态预测

为进一步提高船舶航行动态预测的精度,提出将长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络应用到船舶航行动态预测。将船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据转化为航行动态时间序列数据用于LSTM网络的训练和测试。将预测结果与传统的航迹推算法、BP(back propagation)神经网络法等的预测结果进行对比,结果证明:基于LSTM网络的船舶航行动态预测模型具有精度高、鲁棒性强、通用性好等特点。预测结果可以为船舶交通管理中心(vessel traffic services,VTS)的监管提供参考,在预警船舶碰撞、搁浅等事故方面具有较高的实际应用价值。     

AIS信息分布式采集系统的开发及关键技术

论述基于AIS的船舶信息综合服务系统拓扑结构和其中的分布式数据采集系统的功能结构,实现信息帧的动态分解、数据来源归属地的动态转换、数据库接口等关键算法和技术,实践证明了该AIS信息分布式采集系统的实用性.     

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.     

Web-AIS船货信息对称服务平台

为提高船舶与货物信息处理的实时性和准确性,从网络技术与自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)技术集成出发,构建船货信息服务平台.以AIS和未来的船舶远程识别与跟踪(Long Range Identification and Tracking, LRIT)系统为基础数据源,整合船舶信息、货物信息和港口信息等,使船舶所有人及时了解船舶动向,跟踪市场货源,使货主和租船人能找到合适的船舶、船舶动向以及船舶所有人等资料.该平台对于船货信息的可视化、实时动态管理和辅助决策分析等具有现实意义.     

以用户为中心的ECDIS可用性评估

ECDIS可用性水平高低直接影响到人机交互的效率,从可用性的内涵出发,以用户为中心,利用任务击键模型(KLM)对ECDIS的单文档和对话框两种人机界面进行评估,通过模型预测评估两种人机界面可用性的高低,然后根据用户实测来验证模型的有效性,验证结果说明模型是可靠的、合理的。最终得出的结论是基于对话框的人机界面可用性水平高于基于单文档定位人机界面可用性。     

基于AIS数据的智能船舶动态视频监控系统设计

针对港口船舶动态视频监控系统应用中视频监控系统人工操作的不便性,开发智能船舶动态视频监控系统.根据船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)获取的港内船舶动态数据,设计自动监控决策控制模块,建立待监控船舶的被监控优先因子算法,通过驱动多智能球摄像机阵列对待监控船舶队列进行智能排序定位,实现对航行船舶的自动化智能视频跟踪.