基于NoSQL数据库的AIS航线设计研究

船舶运输需要充分考虑安全性和经济性,合适的航线能够为船舶安全运输提供有效保证,传统依靠纸质海图和电子海图的航线设计存在实时性不强、精度不够等问题。本文提出一种基于NoSQL数据库和AIS数据的航线自动设计方法,对其中的关键技术进行了研究,包括航线自动规划技术路线、NoSQL数据预处理以及航线自动规划方法。在航线自动规划方法中,设计了基于AIS的航线自动规划流程,使用DBSCAN算法对航迹数据进行了聚类分析。本文的研究成果可以为船舶航线自动规划提供有效辅助。     

海上风电场区船舶A~*避碰寻路算法

针对国内风电场距离航道较近、船舶在其附近航行时容易发生碰撞事故的问题,研究基于A~*改进算法的海上风电场水域船舶避碰寻路算法。基于改进的人工势场模型,按照船舶避碰要求建立风机威胁势场和他船威胁势场;将风电场区地图栅格化,计算各小方格处总的威胁值,构建威胁地图;以各栅格的威胁值作为船舶航行代价,利用A~*算法找出从当前点到目标点的移动航线;针对采用普通A~*算法生成的航线中拐点多、方向受限的问题,提取各拐点进行通视性检验并删除冗余点,最终得到符合船舶在风电场区航行要求的安全航线。仿真试验结果表明:采用该方法得到的规划航线能在与风机障碍物保持安全距离的同时,具有最短长度。     

基于鱼群算法的船舶避浅航线设计

为解决船舶交通服务(Vessel Traffic Services,VTS)值班人员在指导船舶避浅过程中仅凭借经验的弊端,提出一种可行性算法,结合船舶在海上航行过程中的特点,生成可靠的船舶避浅航线。以实现最短航程为目的,建立以避开浅滩区域、控制转弯角度以及减少转向点数目为约束条件的航线设计模型。在模型建立过程中,利用栅格法对船舶航行环境进行栅格化处理,采用人工鱼群算法生成初始航线,结合船舶航行习惯对航线作进一步的优化和调整,从而实现船舶避浅。试验结果表明:与使用经验指导的船舶避浅航线相比,通过该算法生成的航线,符合船舶避浅航线的设计规则,所生成的航线具有经济、可靠的优点。     

基于AIS数据处理技术的船舶综合导航技术研究

AIS系统不但能够提供与船舶数据相关的静态信息,而且还能提供与船舶航行相关的动态信息,为了利用AIS的优势,本文将AIS技术与船舶导航技术进行集成,给出一种基于AIS数据处理技术的船舶综合导航系统设计。实现结果表明,AIS提供的数据能够有效帮助导航系统进行航线的规划,减少船舶避碰事故的发生。     

船舶航行自动避让的研究-船舶自动避让系统的组成及相关数据的处理

提出一种船舶航行自动避让系统的组成方式，利用AIS或ARPA获得相关数据，根据不同的航行区域与条件，通过数据的处理，给出相应的合理避让依据，供系统进行决策和采取自动避让措施，以达到船舶航行安全的目的。     

Douglas-Peuker算法在自动生成航线方法中的应用

船舶航行的日益频繁对航线设计提出了更高的要求。为了提高船舶运输的效率和安全性,传统依照纸质地图设计航线的方法已不能满足要求。为了在保障安全和效率的前提下提高航线质量,本文使用电子海图结合AIS系统监控船舶航行状态,实时上传海洋及船舶信息,并使用Douglas-Peuker算法依据海洋实时信息修正航线,提高了船舶航行的安全性。     

低碳条件下的货运船舶配送路径优化规划方法

为了更好地实现节能减排目标,优化船舶航线选择精度,在低碳条件下设计了船舶货运配送路径规划方法。分析船舶航行最优路线和船舶航线拥堵情况,获取航线数据,构建物流配送路径管理模型,实现航线数据的有效搜索和最优路径的选择。实验结果表明,本文提出的低碳条件下的货运船舶配送路径优化规划方法在实际应用过程中,具有更高的实用性和有效性,充分满足船舶配送路径优化要求。     

人工智能在船舶航行数学建模中的应用

为保障船舶在海上安全航行,提出人工智能在船舶航行数学建模中的应用。使用Maklink图论方法描述海上作业点分布,建立作业点Maklink连接图,生成船舶在作业水域内可航行网络图。建立船舶在海上作业区域航线规划数学模型,并设置约束条件;利用Dijkstra算法求解船舶在海上作业危险区域航线规划模型,得到船舶航行初始航线;利用人工智能算法内的蚁群优化算法对船舶航行初始航线实时优化处理,得到船舶航行最终航线,为船舶穿越海上作业区域实时导航。实验结果表明,该方法可有效生成船舶在作业水域航行网络图,得到初始航线并对初始航线优化处理,应用效果较佳。     

基于船舶行为特征的武汉大桥水域航线优化

为保障内河桥区水域船舶通航的安全性,提高通行效率,以长江武汉大桥水域为研究对象,基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信息对该水域的船舶行为特征进行分析。利用基于欧式距离与最小方差法的聚类方法分析,认为过桥船舶可依据主机功率的不同进行划分。在长江船舶定线制的框架下,结合栅格法与蚁群算法建立武汉大桥水域的航道规划模型,对基于船舶行为特征的船舶航线进行优化。仿真结果表明:该方法在保证船舶安全、高效航行的前提下,能有效帮助海事管理部门对武汉大桥水域船舶航线进行优化。     

船舶航线规划数学建模及求解的人工智能算法

航线规划结果优劣直接影响船舶航行的安全以及成本,而当前船舶航线规划算法存在难以获得最优规划方案的缺陷。以获得理想的船舶航线规划方案为目标,提出一种人工智能算法的船舶航线规划方法。首先分析船舶航线规划研究的进展,设计船舶航线规划的约束条件,并建立船舶航线规划的数学模型,然后采用人工智能算法中的遗传算法模拟适者生存机制对船舶航线规划的数学模型进行求解,最后进行了船舶航线规划仿真实验。结果表明,人工智能算法能够在短时间内搜索到最优的船舶航线规划方案,相同条件下,相对于其他算法,不仅可以提高找到最优船舶航线规划方案的成功率,而且搜索到的船舶航线规划方案具有十分显著的优越性。     

基于特征值的雷达组网检测性能分析方法

介绍了雷达组网的定义、基本形式、优势及其检测技术。基于此,构建了雷达网络环模型,运用邻接矩阵Per-ron-Frobenius特征值（PFE）的方法分析了雷达组网对目标的检测性能,为定量评估雷达组网检测性能提供了理论依据。     

基于网络环模型的航空反潜体系效能评估与应用研究

通过构建航空反潜体系网络环模型,设计了一种求取邻接矩阵Perron-Frobenius特征值的评估方法。该模型清晰地反映了航空反潜体系的复杂网络化结构,其邻接矩阵特征值能较好地反映航空反潜体系的网络化作战效能。最后通过一个实例,分别分析了在理想环境和复杂环境下,航空反潜网络化体系核心转移的过程及其邻接矩阵的特征值,证明该方法结构明晰,简单可行,提高了航空反潜网络化体系效能分析的有效性。     

对空情报雷达网阵地配置优化模型研究

雷达阵地配置是防空兵战前决策的重要内容。首先分析了影响和决定雷达阵地配置的战术因素、生存因素和地形因素,然后提出一种基于网格的离散化模型。雷达阵地配置方案、雷达网对责任区的覆盖能力以及雷达布站的约束条件都分别通过网格和矩阵进行了定量描述,在此基础上,建立了雷达优化配置的数学模型。通过实例分析,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于NFFD 算法的船体几何变形技术

本文以非均匀有理B样条基函数作为参数体属性,并结合非均匀控制点网格,建立了适用于船体几何的NFFD变形技术。重点阐述了NFFD方法的基本原理和变形规则,并以矩阵表示方法为基础构建了数学模型。研究了控制点数量和分布对变形结果的影响,增加了控制点变形几何的能力并获得了更大的设计空间。最后,以某CNG运输船为例完成了球鼻艏、船艏和船艉部分几何的自动变形。本文的工作为船型优化提供了良好的变形工具。     

Tidal current variability in the Central Great Barrier Reef

With tidal data from the literature and the field, a two-dimensional (depth-averaged) numerical model was formulated to simulate the dominant semi-diurnal tidal hydrodynamics of the Central Great Barrier Reef continental shelf. Importantly, the individual mesh dimensions of the numerical scheme were set at approximately 2 × 2 km which was sufficient resolution to incorporate the topography of each reef within the matrix. The model provided a new detailed understanding of the influence of the reef matrix on the tidal currents of the outer shelf. In particular, the model demonstrated that the spatial variability in the tidal current's speed and direction exists down to the scale of the 2 km grid size. The model also demonstrated the significant tidally-induced residual currents that result from the interaction with the complex topography of the reef matrix. The advective effect of these tidal currents would be significant as the tidally-induced residual currents are of similar magnitude to the non-tidal currents of the region. Further, the spatial variability in the modelled and observed tidal currents suggests highly spatially variable advective processes operate within the reef waters.     

网格安全访问控制方案设计

首先分析网格的特性,并对现有的访问控制策略进行简要介绍和分析,指出RBAC是网格环境下较理想的访问控制策略。在此基础上,设计网格安全访问控制方案,提出了多策略融合的网格访问控制机制。     

回流区水流运动二维数值模拟

建立了基于无结构网格有限体积法的平面二维水流数学模型.数值方法上,采用有限体积法离散方程,并采用基于黎曼解的Osher格式计算有限体积界面通量:采用三角形单元对计算区域进行剖分;提出了一种确定紊动黏滞系数的方法.用此模型对平面上突扩引起的回流区竖轴环流进行了模拟,流速断面分布的计算结果与实测结果接近,再现了因主、副流剪切层不稳定引起的涡脱落、涡向下游输移以及被竖轴环流吞并的过程,预报了回流区的水面共振现象.     

TK-2DC软件前处理模块-贴体正交网格生成软件开发

贴体正交网格计算方法是通过坐标变换或坐标投影,把不规则物理区域进行离散以生成规则矩形计算区域的方法,所生成网格的疏密性和正交性对于保证数值计算精度至关重要。目前最常用的3种贴体正交网格计算方法是代数网格生成法、椭圆型方程网格生成法以及保角变换网格生成法。为了保证网格的正交性,简化网格计算量,所采用的贴体正交网格计算方法是上述3种方法的组合体,并且以该法为内核,开发了简单易学的贴体正交网格可视化计算软件,该软件可以与CAD进行无缝连接,大大缩短了数值模拟前期研究工作的时间。     

面向服务的信息栅格组件框架技术研究

在分析几个代表性网格系统的基础上,通过对信息栅格应用流程建模,抽取信息服务模型,设计了一种基于主流信息服务的栅格组件框架,实现了服务管理、注册、消息映射和服务同步等技术,支持栅格信息服务的快速和标准化开发与部署.     

水下三维声纳目标在线运动监测与识别

随着声学探测在海洋资源开发中的广泛应用,水声成像技术已成为水下目标监测的重要手段,文章提出了一种基于三维声纳技术的在线运动目标识别方法。通过对三维声学图像进行网格搜索和三角面片连接,进行单帧三维声学图像的多层实时重建,实现单帧图像内目标的重建、聚类与标示。结合GPS定位仪和姿态仪信息,修正位移和姿态变化引起的运动误差,利用反向投影和最近点搜索方法查找相邻图像帧之间两两匹配的控制点对,进行相邻图像帧的快速配准。根据配准矩阵将相邻图像帧的的各个目标转换到同一全局坐标系中,提取有效的声学目标特征变化相对值,并评估特征权重,实现相邻图像帧之间运动目标的在线检测与识别。通过室内水池和湖试实验,结果表明该方法能有效地实现三维声学图像在线运动目标实时识别。