船舶自动避碰仿真研究

针对海上交通环境复杂、内河航道易于碰撞的问题,研究可辅助船舶操纵的自动避碰系统.分析了船舶避碰的影响因素、船舶受力对船舶航行的影响,并对人工势场法进行改进,优化了船舶行驶路径.基于改进的人工势场法设计船舶路径规划流程,以长江水域为例进行弯曲航道的模拟.结果表明,采用人工势场法可以辅助船舶自动航行,在安全的情况下获得较短的避障路径.通过增加转向点可以减小人工势场法局部极小点的发生概率.     

基于电子海图的船舶动态监控系统设计与实现

介绍了基于电子海图的船舶动态监控系统的结构、功能、特点及部分实现技术，系统综合运用高精度差分GPS定位技术，通话技术，数据处理技术，电子海图显示技术，CRACLE数据库管理技术，对在航船舶进行跟踪、监控和管理，实践表明，该系统能够有效地保障在航船舶在受限水域以及能见度不良情况下的航行安全。     

Y形分叉复式航道船舶交通调度优化建模

为解决复式航道中存在的船舶交通冲突,以天津港复式航道为原型,抽象出一种Y形分叉复式航道模型.基于该航道船舶交通流特点及航行规则,划定影响航道船舶交通的三个关键区域,分别构建航道入口处主、辅航道及航行模式分配模型,警戒区主、辅航道交通流转换模型及Y字航道口分合流模型,以船舶总等待时间最小为目标函数,建立复式航道船舶调度数学模型,并设计相应的遗传算法求解模型.基于船舶进出复式航道模拟数据,利用MATLAB进行仿真实验.经过航行连续性、安全性、调度高效性分析,验证了模型的合理性及算法的有效性,可为VTS管理人员进行复杂水域船舶交通管理提供辅助决策.     

海上突发事件下的航道通航效率分析

为研究海上交通突发事件对港口航道通航效率的影响,以交通波理论为基础,结合港口航道船舶交通流特性,分析突发事件时航道内船舶的聚集和消散过程,建立海上交通突发事件时空影响模型。以厦门港超大型船舶进港单向通航为例,定量计算出单向通航时最大排队长度及阻塞时间,为海事主管部门在超大型船舶进港时制定相应措施提供理论参考依据。     

近海船舶航行辅助显示系统设计研究

为了方便船舶驾驶人员更好地观察航行态势,提出一种基于云计算的近海船舶航行辅助显示系统。利用船载摄像头拍摄航行环境,对航行数据进行采集;利用改进的YOLOv3算法,检测航行环境中的船舶;结合增强现实技术,将船舶航行姿态及AIS数据信息叠加到航行视频环境中。实践表明,开发的船舶航行辅助显示系统可为船舶驾驶人员、岸基工作人员提供简洁、有效的航行环境信息。     

工程船穿越航道时间计算模型与应用

为防止船舶穿越航道过程中因穿越时机选择不当而与航道通航船舶发生交通冲突,减小船舶碰撞风险,根据主航道的船舶航行环境、航行状态等因素,建立工程船穿越模型,并利用MATLAB软件对该模型进行编程,通过定量计算得出工程船的安全穿越时机,最后将建立的穿越模型应用于工程船穿越主航道的实际案例中,并对影响穿越时间的因素进行了分析。实例结果显示,该模型可根据通航船舶航行信息计算出合理的穿越时间段,为船舶穿越主航道的时机选择提供参考,还可以通过改变工程船穿越航道的相关航行参数对计算结果进行适当调整。     

长江山区航道雾情联合调查考察报告

为了解长江山区航道(宜宾至宜昌段)不同区段地理状况、雾情分布及变化特征、危害情况、雾情监测预报服务现状,调查考察组奔赴沿线航道局、气象局、雾情信号台,开展了座谈、填写调查表、实地调查及采访船长等多种方式的调研活动.结果表明：1)航道部门在重庆段布设了39个雾情人工观测台,在重庆2处、宜昌1处开展了能见度仪器性能对比观测试验,气象部门在重庆－宜昌段布置了41个能见度仪,长江三峡通航管理局在两坝附近布置了3个能见度仪,为船舶航行提供保障服务.2)长江山区航道沿线全年雾日较多,冬半年雾情较重;重庆－宜昌、宜宾－南溪的山区河道,南溪－重庆的滩头及回水湾、三峡区间的支流河口等地有利于大雾发生;3)可视距离小于1 500 m便可对船舶航行形成不利影响,其中以团雾、强浓雾、漂浮的大雾危害最大;4)三峡大坝蓄水使大坝至重庆航道区段雾的特征发生变化,如产生了一些新的雾区,季节规律变得模糊,局地夏半年多雾;重庆以上航道水位受到金沙江梯级电站蓄水影响较大,但雾情尚未受影响.深入揭示长江山区航道雾情特征、确定重点雾区和监测布点原则,需要综合利用各部门的人才和技术优势,做到资源节约、又好又快,最终实现长江山区航道能见度信息的实时、准确数字化采集、处理与服务,可为采取限航、限速、封航等水运交通管制确保船运安全提供科学依据.     

基于排队论的元胞自动机在港口交通流的研究

将排队论和元胞自动机相结合研究了单航道2上船舶进港时港口交通流的情况.当船舶进港时,将进港船舶和岸上的监控中心看作排队论的两个基本要素,采用数值模拟手段研究服务效率对整个船舶交通流的影响.数值结果表明:在无安全船距或较短服务时间的条件下,服务比率和平均通过率越大,船舶密度越小.     

基于概率有向图模型的船舶进出港航路规划

为降低港口水域内的船舶航行风险,提高港口生产效率,提出基于概率有向图模型的船舶进出港航路规划算法.采用基于密度的聚类方法,对船舶进出港的历史轨迹进行分类,从而提取出船舶在港内的正常航行模式,并采用基于网格划分的方法对轨迹进行离散.以网格为节点及相邻网格为有向边,建立概率有向图模型.给定航路的起始点和目的地,动态搜索船舶可能的航行路径进行航路规划.分别选取100条进港轨迹和100条出港轨迹对模型进行验证,结果表明:模型输出的进港规划航路与船舶真实航迹间的平均航路偏差为0.18,出港规划航路与真实航迹间的航路偏差为0.28.本模型生成的航路结合了多数船舶的进出港航行规律,其适航性能满足要求.     

港口航道水域操船环境危险度的综合评价

在确定操船环境危险度的评价方法、评价指标及各评价指标的危险度评价标准的基础上,采用灰色系统理论中的灰色聚类和灰色统计评估的方法,对港口各航道操船环境的危险程度、整个港口航道水域操船环境的总体危险程度以及操船环境各项评价指标对航道内船舶航行安全的影响程度进行了定量的分析和评价。通过该评价,可以了解和掌握航道水域操船环境的危险程度及各评价指标对船舶航行安全影响程度。     

多维数字航道模型研究

分析了二维电子航道图和三维航道模型各自存在的优势和不足,提出了互相融合的多维数字航道模型.该模型在三维航道模型的水面上融合了标准的二维矢量电子航道图数据,方便进行航行状态、航线设计、船舶和航标管理中的空间计算和分析,在统一框架下很好地结合了二维电子航道图的宏观、精准、整体、简洁性和三维航道模型的局部、真实、直观的优点.最后,利用NASA的虚拟地球World Wind JavaSDK实现了多维数字航道模型,为多维船舶导航、船舶监控、航标遥测遥控等数字航道应用系统构建了一个基础平台.     

北极船舶航行风险评估研究现状与趋势

系统回顾北极航行安全领域的研究主题演化，并对风险评估的应用场景、支持决策、模型方法、风险因素及其数据来源进行综述。研究表明，北极航行风险评估主要从战略、营运和操作三个层面支持相关决策，是提高航行安全性的重要手段。目前，对频发的机械故障、海洋污染、推进系统失能等事故，风险评估在西北航道航行安全保障领域的应用，以及结冰、高纬度、人为因素等风险源对航行安全的影响等的研究尚有不足。未来应推进北极航行定量风险评估技术的标准化，研究多风险因素耦合下航行风险评估技术，有效利用船舶智能化、航道数字化平台，开发实时航行风险预测系统，更好地为极地航行风险防控提供科学依据。     

船舶操纵模拟试验在航道设计方案比选中的应用研究

传统方法对于各种环境影响,特别是各种环境因素组合在一起时的船舶操纵安全性、合理性很难作出评价,使得从船舶运动角度对港口、航道进行优化设计受到限制。以天津LNG项目航道设计方案比选为背景,利用全任务大型船舶操纵模拟器对航道航行水域进行模拟试验,研究不同风力风向、流向流速等环境下各方案对船舶操纵安全的影响,分析各方案的合理性并根据试验结果确定推荐方案。     

基于AIS信息的航道内船舶速度分布统计分析

为了定量地揭示航道内航行的各种类型船舶所采取的安全航速的分布规律,以船舶AIS信息为数据来源,在SQL数据库中计算得到船舶通过航道门线时的速度.在此基础上,运用直方图法、折线图法分析船舶的速度分布规律,定量地揭示出航道内不同类型船舶采取速度的分布范围,并以青屿水道内航行的货船为例,计算得出航道内不同长度的货船速度分布的均值、方差与船舶长度呈正相关的关系.可为进出航道的船舶采取安全航速,为港航管理部门制定相关制度提供决策依据.     

船舶进出盲肠航道的航行安全研究

近年来,随着航运事业的蓬勃发展,各沿海港口进出港的船舶数量逐年增多,船舶进出港航行安全问题也日渐突出.文章介绍了盲肠航道的水流运动特点及影响因素、航道通航宽度及其对船舶航行安全的影响.     

基于可接受间隙理论的内河港区段航道通过能力

为研究内河港区段航道通过能力,分析了内河港区段船舶流冲突特性,讨论了可接受间隙理论在内河港区段实行"分道通航"规则下应用的可能性。借鉴公路无信号交叉口通过能力计算方法,建立港区段航道通过能力模型。以单侧靠泊港区为研究对象,计算了江苏内河不同等级航道港区段通过能力,研究了直行饱和度与航道通过能力、进港通过能力,航道通过能力与进港通过能力的关系。为内河航道规划管理部门在规划设计和航道管理时考虑内河港区航道的影响提供了参考与依据。     

分析多层次多目标重点避让优选模型的航道船舶碰撞危险度分析

针对船舶碰撞严重威肋、着船舶水上航行的安全问题,提出多层次多目标重点避让优选模型(Multi level and multi target key avoidance optimization model,MLMTKAO)。通过选取航道船舶碰撞危险度作为状态变量,船舶会遇方式、风速和能见度作为控制变量,利用多层次多目标重点避让优选模型分析了碰撞危阶度和僻计难易程度对重点僻计船决策的影响。实验表明:该方法具有较高的执行效率和可扩展性,有效地避免了由于难以确定目标而造成的决策的主观任意性。     

大连港海上交通安全调研与航道锚地功能改善规划

在对大连港航道锚地和船舶航行环境的调研和海上交通实态观测的基础上,研究了大连港海上交通系统的现状,对港口交通事故进行了预测,同时对港口交通流进行了计算机模拟,面向２１世纪,提出了大连港航道锚地和船舶航行环境的规划方案,并用模糊数学最大贴近度新方法进行了方案优选。     

基于航行经验的内河稀疏AIS轨迹估计方法

内河航行环境中AIS信号拥塞和丢失现象严重,导致船舶AIS轨迹稀疏不连续,而传统的采用数值分析方法拟合船舶丢失运动轨迹,无法适应地形弯曲复杂的内河航道水域,容易出现穿越陆岸的问题.为此,本文提出一种基于航行经验的内河船舶轨迹估计方法,针对稀疏轨迹的相邻采样点,基于空间一致性、时间一致性和航向一致性,提取有效的他船航行轨迹,通过核密度估计方法建模航行经验—航行热度分布;然后,考虑船舶运动趋势,计算得到基于航行热度的最优路径,并将其作为近似估计轨迹.选取三种典型内河航道场景进行稀疏轨迹还原实验.结果表明,本文方法能够很好地适应内河航道的复杂地形.     

浅析内河航标信息化管理

内河航标是船舶在内河安全航行的重要助航设施,为船舶航行指出安全、经济的航道.文章重点阐述"数字航标"在内河中设置的必要性和重要性.