无人机立体视觉识别船舶航行风险仿真

由于船舶交通受碰撞、搁浅、走锚等随机干扰因素的影响,导致对船舶航行目标的跟踪与风险预警具有较大难度。为增强海上航行的安全性,提出一种基于无人机立体视觉的船舶航行风险识别方法。引入双目视觉立体技术,获得目标船舶在航行过程中的图像数据。利用卡尔曼预测器优化连续性自适应均值漂移算法,跟踪目标船舶,通过高斯混合模型识别船舶航行风险。实验结果表明,研究方法对不同海域的船舶跟踪曲线与船舶实际航行曲线具有较高拟合度,且上述方法的船舶航行风险识别正确率高于90%,且误报率低于0.2%,说明提出方法的应用可靠性较高。

基于虚拟现实技术的船舶航行实景三维模型设计

为提升船舶驾驶人员及船员的船舶整体认知以及海况应对能力,确保船舶航行以及作业安全,设计基于虚拟现实技术的船舶航行实景三维模型。按船舶航行需遵循的物理定律以及原理,建立船舶航行运动姿态数学模型,并通过3Dmax构建船舶航行环境实体以及地形模型,利用PM海浪谱法构建海表面三维模型,而后通过Unity3D虚拟现实仿真软件驱动调整构建的三维模型,并对所构船舶三维模型采用改进混合包围盒法实施碰撞检测,把地形以及海浪等实际数据信息融入到导入的模型之中,仿真模拟船舶航行实景,实现人机交互。实验结果表明,基于虚拟现实技术实现的船舶航行实景三维模型,可较为真实模拟船舶航行实景,为确保船舶航行以及作业安全提供可靠参考与保障。

基于STPA-BN的船舶航行人为风险因素分析与评估

人为因素是引发船舶事故的最主要因素之一,为了研究船舶人为风险因素的因果关系,从中国海事局发布的船舶事故报告出发,引入系统理论过程分析-贝叶斯网络(STPA-BN)模型对船舶航行人为风险因素进行分析和评估。采用系统理论过程分析(STPA)方法识别出船舶航行中存在的不安全控制行为,结合事故报告内容提取出12种人为风险因素,利用风险因素的内在因果关系和结构学习功能构建贝叶斯网络拓扑结构;将事故报告量化,并对网络进行参数学习,对模型进行验证。在此基础上,利用贝叶斯网络(BN)的推理功能得到船舶航行中7种突出的人为风险因素和3条事故核心致因链,为保障船舶安全航行与船员培训提供数据支持。

智能导航系统在船舶航行中的应用

船舶智能导航系统融合了精确定位技术、信息整合及分析、独立决策与操控、系统融合与联络等核心技能其目的是为了增强船舶在航程中的航行效率、安全性和环保性。该系统通过对船舶位置、环境信息和船舶状态的实时监测,利用数据融合和处理技术,提供全面的环境意识和态势意识,支持自主决策和控制,优化航行策略,减少碳排放。其使用领域广泛包括航迹设计及改善、能源效率控制、温室气体排放跟踪、海洋生态环境维护等众多方面,为海上交通工具提供了全面的智慧型航行辅助。

基于虚拟现实的船舶航行复杂周围环境图像三维仿真

为提升船舶在复杂航行环境中的安全,提出基于虚拟现实的船舶航行复杂周围环境图像三维仿真方法。该方法使用虚拟现实技术中的Vega Prime虚拟现实开发工具,依据海洋、船舶相关数据与图像,使用Crertor工具建立flt静态三维模型库,从该模型库内导出船舶三维模型所需数据后,使用Vega Prime虚拟现实开发工具的LynXPrime图形界面,对船舶航行复杂周围环境的水体、海浪等进行建模并进行纹理制作后,再通过实时驱动、视景仿真驱动以及仿真交互程序运行,实现船舶航行复杂周围环境图像三维仿真模型的交互。实验结果表明,该方法可有效对船舶航行复杂周围环境的洋流流向、流速、海水温度进行三维仿真。同时也可对船舶航行环境内其他船舶进行红外视景可视化,且应用效果较佳。

多模态人机交互系统在船舶航行中的应用

为拓展设计船舶航行中多模态人机交互模式,促进船舶航行所用导航系统的智能化发展,研究多模态人机交互系统在船舶航行中的应用,设计一种船舶航行使用的多模态人机交互系统。船员可在船舶航行时,以语音交互、手势交互这种多模态交互模式,完成指令输入,无需人工手动操舵。实验测试结果验证,多模态人机交互模式使用后,船舶航行时,控制指令通过语音与手势便可有效传达,船舶航行控制可靠,且无须手动控制舵机,可实现船舶航行智能化交互控制。

基于改进神经网络的船舶航行速度估计数学模型

船舶航行速度直接影响船舶航行安全与路径规划效果,为此建立基于改进神经网络的船舶航行速度估计数学模型,提升船舶航行速度估计效果。利用位置编码机制,编码处理风速与波高等船舶航向速度相关数据;在编解码卷积神经网络内,引入自注意力机制,得到改进编解码卷积神经网络;利用编码后的船舶航速训练数据,训练改进神经网络,建立船舶航行速度估计数学模型;在该模型内,输入编码后的船舶航速测试数据,通过自注意力机制,提取船舶航速数据特征,并结合自注意力蒸馏剔除冗余特征;通过全连接层处理船舶航速数据特征,输出船舶航行速度估计结果。实验证明,该模型可有效提取船舶航速数据特征;该模型可精准估计船舶航行速度;在不同浪向下,该模型船舶航行速度估计的决定系数均较高,即估计精度较高。

大数据技术下的船舶航行环境感知技术研究

通过对海洋环境中各种参数的实时监测和分析,如海流、天气条件和障碍物等,能够使船舶更准确地感知周围环境,从而做出更安全、更有效的航行决策。本文详细探讨了大数据技术如何改进船舶的环境感知能力,特别是借助先进的数据处理和分析方法,如去噪、分类和增强感知能力的技术。首先,探讨了船舶航行安全与环境感知之间的紧密联系;随后,详细介绍了基于大数据的船舶航行环境感知技术,重点分析小波阈值的环境感知信息去噪方法、K-最邻近分类器的感知信息实时分类方法、基于大数据技术的船舶航行感知能力提升方法,并借助实验结果和分析,展示了这些技术在实际航行中的应用效果。

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。

基于DSP的船舶航行自动控制研究

为提高航行的安全性,通过自动化装置的应用,使船舶能够更好地适应各种复杂的航行环境和任务要求,研究基于DSP的船舶航行自动控制方法。该方法先建立船舶航行非线性数学模型,运用该模型获得船舶在海上航行的横摇、纵摇和艏摇三自由度数据,再以DSP为基础,建立船舶航行控制器,在该控制器的逻辑处理模块将船舶航行非线性数学模型输出结果分别输入到PID优化算法与CMAC神经网络模型内,通过该2个算法得到综合船舶航行自动控制最终参数,并使用DSP模块内PWM和ADC模块将控制参数输入到船舶航行驱动模块内,实现船舶航行自动控制。实验表明,该方法建立的船舶航行非线性数学模型具备较强的有效性,可实现船舶舵角的控制和航向控制,且其控制船舶航行超调量较小,灵敏性好。

电子海图信息系统在船舶航行中的应用分析

针对船舶航行过程中易受各种海上环境影响出现航行事故的问题,对电子海图信息系统的应用进行分析,以保证船舶航行期间运行安全性以及稳定性,减少航行事故发生概率。通过文献查阅法和调查分析法对电子海图信息系统在船舶航行中的应用进行分析与研究,得出电子海图信息系统应用需要在充分观察海上环境和制定合理航行线路的前提下才可以有效保证船舶航行安全与稳定,且未来电子海图信息系统将逐渐面向智能化发展,进一步与雷达避碰系统、通信系统、高精度定位系统等实现深度融合发展。

船舶航行安全信息可视化关键技术研究

本文旨在探索船舶航行安全信息可视化的关键技术,并构建一个综合性框架,以增强船舶航行的安全性和效率。在数据采集和整合部分,介绍了船舶位置数据采集技术和海洋环境数据整合方法,并对数据清洗和质量控制技术进行了详细讨论。在数据可视化和用户界面设计中,本文着重于交互式地图展示的开发、船舶冲突检测的可视化技术,以及如何通过数据过滤和定制提高用户体验。在决策支持和实际应用方面,探讨了如何利用预测性分析为船舶航行提供决策支持,以及实时监控和警报系统的构建。整体研究结果表明,通过这些关键技术的综合应用,可以显著提升海上航行安全和管理效率。

船舶航行安全视角下ECDIS系统在避碰中的应用

在全球海运贸易日益繁荣、海上交通密度不断增大、航行环境日益复杂的背景下,本文从船舶航行安全的角度出发,深入探讨电子海图显示与信息系统(ECDIS)在船舶避碰中的应用价值、技术优势以及实际操作中的关键要素,论证了ECDIS在提升航行效率、降低碰撞风险、保障船员生命财产安全及海洋环境保护等方面的显著作用。并针对当前ECDIS在避碰应用中存在的问题与挑战,提出了相应的优化建议与未来发展趋势展望,以期为航海实践及海事管理提供理论依据与实践指导。

面向低碳的船舶航行数字孪生模型框架研究

数字孪生技术赋能船舶与海上设施领域是国内重点发展战略规划,碳达峰是当前国际重大议题。为解决面向低碳的船舶航行过程数字孪生模型缺乏精准化设计这一问题,文章提出了一种以最小化碳排放为目标,综合考虑船舶综合电力系统、能量管理系统和故障预测系统,建立数字孪生模型的框架,并针对能量管理过程建立面向低碳的船舶航行多目标数学模型,以期对船舶航行的碳排放进行监控与优化控制。

水下障碍物对船舶航行安全的影响研究

本文旨在研究水下障碍物对船舶航行安全的影响,探讨其可能的危害和潜在的应对措施。以常见的水下障碍物类型及其特点为出发点,发现水下障碍物会加剧船舶航行的安全风险,可能导致船只碰撞、搁浅等事故。为了避免碰撞水下障碍物提出了加强水下障碍物监测、改进航行规划等建议,以提高船舶航行安全性。

浅谈人为主观因素对船舶航行安全的影响

船舶航行安全一直备受航海业界和国际社会的关切。尽管现代航海技术和设备的不断进步,但人为主观因素仍然是导致船舶事故的重要原因之一。本论文旨在深入探讨人为主观因素对船舶航行安全的影响,包括责任意识、技能经验、身心状态和应变能力等方面。通过对这些因素的认识和分析,以及提出减少人为事故、提高船舶航行安全的策略,旨在为改善航行安全水平提供有益的见解。

基于5G通信技术的船舶航行状态远程监测系统应用

当前我国海上航运行业正处于高速发展阶段,船舶的数量不断增加,规模也在不断扩大,这给相关部门的管理工作造成一定压力。而海事监管部门对船舶进行管理,远程监控系统具有重要意义和作用。通过应用远程监控系统,能够对船舶的运行状态和船舶的数量明确监管和了解。如果船舶在运行过程中出现问题,监管部门也能及时了解并救援。因此,本文针对5G通信技术发展现状和远程监测系统通信需求进行分析,同时对基于5G通信技术的船舶航行状态远程监测系统进行探讨。

基于SFN-SD的北极冰区船舶航行风险传递路径研究

为明晰北极冰区船舶航行风险传递路径,从人员、船舶、环境、管理4方面识别北极冰区航行风险因素,并应用空间故障网络(SFN)理论和决策试验与评估实验室(DEMATEL)方法,分析船舶北极航行风险事件;采用主观数据获得风险传递概率和传递路径,构建北极冰区船舶航行风险传递网络模型;基于永盛轮北极航行记录数据,运用系统动力学(SD)方法,仿真并验证北极冰区船舶航行风险传递网络模型。结果表明:船舶北极航行风险事件中,8种为边缘事件,14种为过程事件,8种为最终事件;从边缘事件到最终事件有15条网络传递路径;经实例验证,所构建的风险传递网络模型可靠;通过该模型能够描述风险事件的传递效应和传递路径,获得最终风险事件的动态概率曲线,揭示北极冰区船舶航行风险传递的规律,为风险防范措施的制定提供技术支持。

船舶航行失速算法分析

船舶航行及时掌握波浪作用下的失速数据,是船舶航行安全和提高航运效益的关键。本研究基于海船规则波模拟试验数据,采用Jinkine-Ferdinande回归化分析方法,根据船舶航行波浪作用下增加的有效功率和各波浪作用下的总有效功率值F_gq,提出了船舶航行失速计算公式。通过选取5个典型船型船舶失速计算公式求取的数据和对应模型模拟试验数据相比较进行结果准确性验证,比较结果表明,此研究可进行实船波浪作用下的失速计算,且具有操作简便、计算结果精度高的优点。

船舶航行安全分析研究

为了船舶航行安全,探讨船舶航行安全主要影响因素,针对性采取措施是船舶航行安全的关键。本研究采用协同学(Synergetics)理论方法,构建船舶海上航行安全模型;运用船舶航行安全运动力学对船舶海上航行安全主要影响因素,导致船舶处于危险局面的因素C和处于安全情形的因素E之间相互转换的规律做出了进一步的探讨,并通过动态动力方程,推导出C和E之间的转换概率流方程,分析出了对某类型船舶处于不同航行动态对应某一船时的定态求解结果,对海上交通安全监管机关、船公司和船舶加强管理,保障船舶海上航行安全,提供理论支持。