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.     

航道关键段动态通航饱和度模型及其应用

为对通航环境日趋复杂的航道通过能力和饱和度进行评价,根据船舶交通工程学原理,在原有航道通过能力模型和航道饱和度模型的基础上,引入船舶夜航率和不均匀因数,建立航道动态通航饱和度模型.选取长江江苏段航道关键段船舶交通流量观测数据,进行航道动态饱和度分析.分析表明,该模型可以得到更加接近实际情况的结果。     

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.     

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.     

船载自动识别系统(AIS)在船舶避碰系统中的应用研究

着重探讨了基于AIS信息的船舶避碰系统的组成、动态模型的建立、信号处理等。该系统可增强信息的准确度、可靠性 ,并提高对危险的响应速度。用AIS系统收发的船舶信息 ,可以为船舶提供避碰信息 ,最终为船舶避碰提供了一种新方法。     

长江口深水航道船舶超宽交会通航效率分析

为提高长江口深水航道通过能力,减少由船舶交会宽度限制产生的延误,通过分析船舶超宽交会现状,建立仿真逻辑模型,运用Arena进行离散仿真试验。采集长江口深水航道交通流数据,设置不同的船舶交会宽度限制,对大型船舶进出港过程进行仿真,分析不同交会宽度限制对船舶通航的影响,获得被延误船舶比例、被延误船舶数量和延误时间,进而提出提升通过能力的建议。试验表明,采用Arena进行离散仿真能够量化分析超宽交会对通航效率的影响,可为航道拓宽和交通管理提供科学依据。     

基于AIS数据的预抵船舶联系信息查询系统

为获取指定时间内到达指定区域或港口的船舶联系信息,开发基于自动识别系统（Automatic Identification System, AIS)数据的预抵船舶联系信息查询系统.该系统运用直接匹配、别名匹配和模板匹配等,结合预先建立的地理层次树,筛选出指定时间段内到达指定区域或港口的船舶;根据AIS数据与船舶资料数据库的关联,建立预抵船舶联系信息查询系统.实验表明,该系统可为船舶服务公司提供方便的查询途径,提高工作效率.     

AIS信息网络共享平台

为安全、高效地共享自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)的信息,构建AIS信息网络共享平台.该共享平台由分布式AIS信息采集系统和AIS数据服务器构成,解决AIS信息采集及数据共享过程中的安全认证、授权、审计及多用户并行访问机制等关键问题.实际运行结果表明,系统的安全性、可靠性及效率均满足要求.     

大型船舶在港口航道的操纵安全综合评价法

为给港口航道规划、大型船舶通航安全、船舶营运、船舶操纵提供科学依据,首先利用层次分析法和模糊综合评价法得出大型船舶在港口航道的操纵隐患指标评价值;然后通过运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统的试验方法,获取模拟大型船舶运动参数和船舶航迹带运动轨迹,得出船舶在航道操纵过程中的风险指标评价值;最后把上述两指标评价值结合起来,得到大型船舶在港口航道的操纵安全性综合评价值.该综合评价值可用来分析评价现有的操船环境和改善后的操船环境对大型船舶操纵安全性的综合影响.     

基于Arena软件的LNG船舶通航组织仿真

为提高液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船舶通航组织水平,通过分析LNG船舶通航组织的特点,建立仿真系统逻辑模型,运用Arena软件进行仿真实验.以珠海高栏港区为例,指定LNG船舶进港时间,对LNG船舶进出港的过程进行仿真,分析LNG船舶在不同时段进入高栏港对其他船舶产生的影响,获得受LNG船舶进港影响的船舶艘次和延误时间等参数,进而提出通航组织建议.实例说明,采用Arena软件进行离散仿真能够量化分析LNG船舶对航道通航的影响,可为LNG船舶通航组织提供科学依据.     

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.     

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.     

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.     

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.     

基于宽度学习系统的内河航道船舶轨迹分类算法

为解决内河航道中具有不同运动模式的船舶轨迹识别问题,提出一种基于宽度学习系统(broad learning system, BLS)的船舶轨迹分类算法。对通航区域进行划分并制定轨迹筛选规则以构建标签矩阵。利用分段三次Hermite插值法分别从轨迹点记录时间上等时距和轨迹点空间分布上等间距两个角度,从原轨迹数据中进行特征点坐标的提取以构建轨迹特征矩阵。将标签矩阵和轨迹特征矩阵代入BLS以实现分类算法的训练与测试。以京杭运河淮安段交叉航道AIS数据为实例,进行轨迹分类实验。结果表明,基于BLS的船舶轨迹分类算法在分类精度和训练耗时上均优于基于反向传播神经网络和支持向量机的轨迹分类算法。     

关于长江上游船舶大型标准化的探讨

本文通过长江干线营运船舶存在的主要问题,结合三峡成库后长江上游船舶发展的现状及趋势,从船舶营运效丰、通航环境、节能环保等方面提出了长江上游实现船舶大型标准化的必要性以及实现船舶大型标准化所具备的航道条件及所应采取的对策.     

基于改进谱聚类算法的航路辨识

为解决船舶自动识别系统(automatic identification system, AIS)数据挖掘不够充分,对航路辨识分析不够全面等问题,提出一种基于改进谱聚类算法的数据挖掘方式。利用Sliding Window算法对船舶轨迹AIS数据进行压缩,减少数据冗余提高聚类效率。改进亲和距离函数,提出新的亲和矩阵的标准,提高聚类的稳定性,进一步对数据去噪,减少噪声敏感。通过优化初始中心对k均值算法进行改进,优化全局搜索能力,缓解初始值的选取对聚类效果的影响。以天津港AIS数据为样本进行算法验证。结果表明,该聚类算法能准确提取和划分某水域船舶主要航迹段,算法消耗系统资源少,计算速度快。改进后的算法可为航路辨识、分道通航制定等提供理论支持。     

金塘大桥桥区水域船舶下沉量对船速的制约

针对金塘大桥桥区水域的航道水深特点及浙江海事局对该区域通航船舶吨位限制的相关规定,根据允许通过最大吨位(5万吨级)的某船舶满载通航时,由浅水效应引起船体下沉等现象来分析确保船舶安全航行所需要的UKC(富余水深)的要求,研究得出不同航行状态下为减小船体下沉量,对船速进行制约的计算方法和考虑因素。     

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.     

优化的长山水道船舶交通流量灰色系统预测模型

为提高长山水道船舶交通流量的预测精度,对灰色系统中的GM(1,1)模型进行优化.在对长山水道船舶交通流量进行分析的基础上,通过改进GM(1,1)模型背景值、改变初始条件、增加新信息优先权、引入残差修正等方法对GM(1,1)模型进行优化.通过该优化模型的预测数据与历史数据的比较验证了该优化模型的准确性和可靠性.最后用该优化模型对长山水道2015—2016年的船舶交通流量进行了预测.