海事管理国家一流专业建设实践探讨——以武汉理工大学为例

基于国家一流专业建设背景,结合行业发展趋势与需求以及专业特征等因素,分析海事管理专业的人才培养定位,针对该专业在国家一流专业建设过程中存在的面向海事系统人才出口量不足、专业类别归属不符、培养模式与课程体系设置不当、专业建设责任主体不明、学生专业认可度不高等诸多困境,提出海事管理国家一流专业建设的主要思路与具体措施。

专业课程中创新创业教育资源的挖掘和充实--以武汉理工大学海事管理专业为例

以武汉理工大学海事管理专业为例,探讨在专业培养目标中明确创新创业意识和能力,建立专业课程与培养目标间支撑矩阵。通过聘请学科专家、行业专家和企业家作为兼职教师,编写教学案例,引入基于项目的教学方法,开展海上航行实习,发挥网络教学平台的创新创业教育功能,挖掘和充实专业课程中创新创业教育资源。

校园垃圾分类收集创新模式研究——以武汉理工大学为例

结合定量分析和定性分析的方法,分析武汉理工大学垃圾处理现状。并通过文献分析、问卷分析、实地调查、对比分析,设计了适用于大学校园的新型半自动全封闭式分类垃圾箱。同时针对武汉理工大学不完善的垃圾收集管理模式,构建了新型生活垃圾分类收集管理机制。希望能够在具体实施过程中不断改进,并为其他高校提供借鉴。

航运类专业“水上交通工程”课程思政实践路径

论述航运类专业“水上交通工程”课程思政建设思路及教学体系建设,结合行业与专业特点挖掘课程所蕴含的思政元素,充分利用航运文化特色教育,探讨“水上交通工程”课程思政的具体实践路径,并通过学生满意度调查验证了课程思政建设的有效性。

水利工程对航运的影响——以长江航运为例

结合长江航运,系统分析了水利工程对航运发展的影响。以三峡工程为例,进一步探讨水利工程如何通过流量调控、航道疏浚和船闸建设等手段,提升航道通航能力和航运安全性,促进区域经济发展。结果表明,水利工程不仅改善了航运环境,还在防洪、发电等方面发挥着重要作用,为实现长江经济带高质量发展提供了坚实支撑。

基于要素稠度的电子海图矢量瓦片组合构建方法

为进一步提升基于WebGIS技术的电子海图在前端的加载效率,对海图矢量瓦片的划分方法进行深入研究。在考虑要素空间分布稠度的基础上,提出一种海图瓦片的组合格网划分方法。在四叉树划分过程中引入矢量瓦片数据阈值将其改造成非平衡四叉树,作为瓦片划分的第1阶段,在瓦片划分至单瓦片最大数据量小于数据阈值后,通过融合变异系数的二叉树对瓦片进行第2阶段的划分。将组合格网法、原始均匀格网法和改进均匀格网法生成的矢量瓦片数据与试验结果进行对比。研究结果表明,在瓦片第3~第9层级范围内,相对于2种均匀格网法,基于要素稠度的组合格网法生成的矢量瓦片在同一层级的标准差更小,矢量要素在瓦片上的分布更加均衡,在同一视窗范围内,组合格网法生成的瓦片加载时间更短。

基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法

为提高LNG船舶安全区设置的科学性,保障内河水域LNG船舶的通航安全,提出了一种基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法。基于LNG船舶航行方向和速度变化的特点,将传统速度的线性分布模型改进为随机分布模型;利用区域分解法,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,建立相应的边界方程;基于船舶间极限通过设定约束条件,根据其几何形状,运用停船视距理论、船舶漂移计算方法和富余水深计算方法对安全区内部结构不同方位的安全距离进行数值求解。针对某内河LNG船舶,通过设置不同速度条件进行仿真验证。研究结果表明:该模型能较真实反映船舶安全区在速度影响下的差异变化,为内河LNG船舶航路规划起到参考作用。

狭长通航隧洞船舶火灾人员应急疏散仿真研究

通航隧洞是一类为船舶穿越高山峡谷提供通航条件的新型通航建筑物,发生火灾时有害气体易于堆积、人员逃生路径狭窄、应急疏散难度大。针对待建的贵州乌江思林通航隧洞构建典型船舶火灾和人员疏散逃生模型,分析火灾事故发展过程中的特征参数变化情况,基于有毒有害气体和温度的安全限值,对横通道间距、船舶编队等因素影响下的人员疏散安全风险进行评估。结果表明:横通道间距为200 m时,3艘货船、2艘货船和1艘客船的编队情况符合人员疏散安全评估;横通道间距为300 m和400 m时,所有编队情况均无法满足人员疏散安全评估,其主要危险因素为持续吸入有毒有害气体。因此,在保障安全前提下,隧洞不宜设置300 m及以上横通道间距,客船疏散难度大,应采取下船翻坝运输的方式过坝。

航海技术专业校企协同育人的路径与模式

针对当前航海教育存在的学生专业认知度与职业认同感不足、以生为本理念贯彻有差距、培养成效与行业需求不甚匹配等问题,提出基于校企深度协同的航海类人才培养新思路,包括构建新型人才培养体系、实施弹性学制、深化课程考评改革和建设数字化课程等举措。通过持续深化校企合作,调整并落实培养计划,支持学生个性化、全面发展,通过产教深度融合,增强人才培养与行业需求的匹配度。

基于数字孪生的LNG港池平面优化设计方法及应用研究

为了实现港池水域设计与数字化的融合,优化港池水域平面设计方案,提高LNG船舶进出港的安全性,研究了一种基于数字孪生技术的LNG码头港池水域平面布置设计优化方案。依据LNG船舶和港作拖轮的实体特性,提取几何特征和水动力参数,构建孪生虚拟模型,应用感知数据技术,建立虚实映射关联模型,将LNG船舶和港作拖轮实际的运动状态,与智能数字化的技术精准融合,并在所搭建的虚拟环境中完成进出港和靠离泊测试,根据试验结果优化进出港航道及码头平面布置的设计方案,实现数字孪生技术在LNG码头设计过程的应用。

面向客船火灾的人员逃生路径规划研究

文中针对火灾蔓延对人员逃生过程的影响,提出一种客船火灾蔓延条件下基于改进蚁群算法的逃生路径规划算法.根据客船三维模型进行火灾蔓延模拟以掌握火灾蔓延态势,定义逃生人员火灾产物耐受限值进行可逃生区域识别,确定安全逃生节点.引入目标方向改进启发函数,避免陷入局部最优,加入最差蚁群的影响和信息挥发系数自适应化,改进蚁群算法的信息素更新机制.通过安全路径二次优化,减少规划出的路径中多余拐点.结果表明:改进后的蚁群算法可以有效地用于客船发生火灾时人员的逃生路径规划.

基于改进樽海鞘群算法的船舶避碰决策及仿真实验

文中针对多船会遇避碰决策中过渡依赖单一寻优决策的问题采用了加入自适应权重的樽海鞘群优化算法(weight salp swarm algorithm, WSSA),在算法中融入国际海上避碰规则(convention on the international regulations for presenting collisions at sea, COLREGs)和良好船艺的要求.使用速度障碍法判断船舶的碰撞危险度并将多船会遇避让的过程中避让的安全性、经济性以及船舶领域侵入程度作为建立避碰决策的目标函数.算法测试的结果中,WSSA与原始樽海鞘群算法(SSA)以及经典粒子群算法(partide swam optimization, PSO)相比较,WSSA算法在收敛的精度和速度方面都明显优于SSA和PSO算法.结果表明:WSSA在寻找最优碰撞路线的过程中迭代的次数更少,精度更高.

因子图框架下里程计辅助GNSS/INS组合导航算法

在复杂观测环境下,GNSS/INS组合导航系统的GNSS信号易受干扰从而导致INS独立导航精度迅速下降。针对上述问题,本文基于因子图的里程计辅助GNSS/INS组合导航算法,利用里程计观测信息结合非完整性约束构建航向速度约束方程,同时采用能多次线性化计算和多次迭代的因子图优化方法进行参数估计。实际车载试验解算结果表明,在GNSS信号良好时,基于因子图方法比滤波方法具有更快的收敛时间,收敛速度提高了近10倍;在GNSS信号发生中断时,添加里程计辅助后组合导航系统在东向和北向分别提升了83%和89%。与传统的滤波融合手段相比,本文采用因子图优化后在东向和北向的定位精度分别有63%、70%的改善。

双向门控循环单元在船舶轨迹预测中的应用

针对传统循环神经网络提取船舶轨迹序列特征能力不足,导致预测结果与实际轨迹之间的误差较大,影响船舶调度与航行安全的问题,将双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)神经网络应用到船舶轨迹预测中。利用Bi-GRU神经网络模型具有的前瞻特性以及大量船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据,提出基于Bi-GRU的船舶轨迹预测模型。结果表明,Bi-GRU的预测精度较门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)有明显提升,均方误差降低13.0%,均方根误差降低6.5%,平均绝对误差降低16.5%。研究成果可为提高船舶交通服务系统安全管理水平、判断船舶交通风险程度及智能船舶碰撞预警提供理论支撑。

基于船舶轨迹数据的几何航路网络建模方法

文中提出了一种基于船舶轨迹数据几何航路网络构建方法,通过选取符合条件的船舶轨迹特征点提取航路点区域,结合轨迹聚类与边界提取构建航路点区域的连接方法,建立几何航路网络.结果表明:该方法能够构建航行水域的几何航路网络.

长江弯曲航道船舶航迹控制方法研究

文中建立考虑舵机伺服系统特性和风、流干扰的线性船舶动力学模型,确定仿真实验船舶的各个必要参数.引入最优控制策略,以航速为自变量设计不同航速下基于最优控制策略的PID(proportion integral differential)航向控制器OP-PID Controller(optimal PID controller),在不同航速下分别采取PID和OP-PID进行了航向控制仿真.在航向控制器的基础上,结合航段跟踪决策算法、改进的LOS(line-of-sight)制导方法获取航向偏差,以航向偏差驱动OP-PID间接航迹控制器.以OP-PID和改进的LOS组成的航迹控制方法进行了静水环境中和外界干扰下的航迹控制仿真实验.结果表明:基于改进LOS制导方法和OP-PID航向控制器可以较好地跟踪弯曲航道计划航线,舵角和转向幅度均小于现有航迹控制器.

基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知建模

文中提出一种基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知模型,将船舶相对运动轨迹投影为黎曼球面上的相对曲线运动,利用黎曼球上船舶的相对速度与相对距离构建会遇风险模型.基于三种会遇局面和实际事故案例进行仿真,并基于案例与传统模糊综合评价模型作对比分析模型可靠性.结果表明:所提模型能有效地评估船舶会遇风险,实时可视化输出更为直观,便于辅助船舶避碰决策.

基于博弈的干支交汇水域船舶汇入意图识别

文中基于博弈理论和船舶碰撞危险度量方法,构造包含安全收益、时间收益和规则约束的汇入决策收益函数,采用船舶冲突排序运算方法量化确定汇入决策时机,构建干支交汇水域船舶汇入意图识别模型.为精准估计模型权重,以决策收益最大化为下层目标,意图识别误差最小化为上层目标,设计基于双层优化方法的模型参数估计框架.运用长江江苏段实测数据验证了所提模型的有效性.结果表明:本文所提模型的汇入意图识别准确率达到了94.64%.

基于三维视频融合的智慧港口全景建模研究

针对港区监控视频图像之间联动性差与缺乏三维立体视觉感受等问题,提出一种基于三维视频融合的港口全景建模方法。首先,基于倾斜摄影对港区进行三维重建,在重建过程中利用体素滤波法处理点云数据,以构建轻量化模型;其次,提出一种改进SURF(Speeded-Up Robust Features)算法进行图像相似配准,以求解相机姿态,实现三维模型与视频的融合;最后,以武汉某港口为实验区域,基于Cesium开源引擎实现了三维全景模型可视化渲染。结果表明,上述方法可以将港口监控视频流以纹理的形式投影到实景模型上,构建含有实时视频数据的三维全景模型,解决港口监控现存问题,为实现智慧港口立体监控提供一种新思路。

地磁序列辅助修正的PSO-PF室内行人定位方法

室内行人定位是位置服务的重要基础,地磁信号具有被随时感知的特点,基于地磁信号的定位方法一直是室内行人定位研究的一个热点。针对当前基于粒子滤波融合定位存在累计误差大、定位精度较低的问题,本文提出变长地磁序列辅助PSO-PF的室内行人定位方法。首先,在传统粒子滤波算法的基础上,融合粒子群算法进行最佳位置寻优提升实时定位的准确性;然后,建立了DTW-A^(*)算法获取变长地磁序列对一段时间累计误差进行修正,以解决基于粒子滤波定位方法的累计误差问题;最后,通过试验将本文方法与现有主流定位方法进行比较。结果表明,本文方法在室内行人定位方面平均误差为0.90 m,比PDR、MaLoc和Magicol方法分别降低了73.1%、68.0%和63.8%。其中,本文方法1.43 m定位精度达90%,比PDR、MaLoc和Magicol方法分别提升了75.1%、68.4%和67.7%。此外,在不同型号手机上进行的试验结果表明,本文方法不仅适用且表现稳定,有望为不同设备的室内定位提供支持。