基于起点-终点数据的成山角船舶交通流特征分析

文中提出了一种基于起点-终点(origin-destination,OD)数据的船舶AIS(automatic identification system)轨迹聚类模型.该模型通过对船舶AIS轨迹的OD数据聚类,得到起点标签和终点标签的OD类别组合,从而将行为相似的船舶轨迹划分到同一个簇中,实现船舶AIS轨迹的有效聚类,并识别噪声轨迹.在此基础上,分析了成山角定线制水域船舶航行偏好、OD位置特点和船舶的群体性活动规律等交通流特征.

基于不同动力集装箱船的支线运输综合调度优化

在“双碳减排”战略和绿色航运背景下,为了对使用不同动力集装箱船的支线运输进行调度优化,以LNG动力船和燃油动力船为例,引入模糊时间窗刻画货主满意度,同时考虑支线船舶运输容量、港口限制时间等实际约束条件,综合考虑运输成本、货主满意度和碳排放量,构建了一种基于不同动力船型的混合整数规划模型。结合问题特征设计混合遗传算法进行求解,通过引入局部搜索策略提高求解质量,测试算例表明设计的混合遗传算法与最优解的平均误差为1.4%,案例计算结果表明:与遗传算法相比,混合遗传算法的收敛速度和寻优能力更强,可降低运输成本29 520元,减少碳排放38.474 t。可见,基于局部搜索的混合遗传算法的求解精度明显优于传统遗传算法,说明在实际应用中该方法可以实现船舶调度优化;同时与燃油动力船相比,使用LNG动力船可以实现降低运输成本和减少碳排放的目标。

基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法

在保证船舶航线安全的前提下,以最短航程为目标,提出基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法。对船舶AIS数据进行预处理,去除船舶AIS数据中的冗余数据,完成船舶AIS数据提纯;采用基于粒子群与K均值混合聚类算法的核心转向点筛选与识别方法,筛选并识别船舶AIS数据中船舶航线核心转向点数据;通过基于改进蚁群算法的航线规划方法,以核心转向点数据为基础,构建航线网络,在此网络中,通过人工势场法对蚁群算法进行改进,对船舶航线进行寻优,实现船舶航线规划。经实验验证,本文方法能够规划出安全合理的船舶航线。

船舶徘徊轨迹Douglas Peucker算法提取及其深度学习分类

船舶徘徊行为是一种在局部空间中频繁转向的船舶运动,船舶徘徊形态与船舶运动意图相关,对船舶类型识别与异常行为检测有重要研究意义。针对现有船舶徘徊轨迹提取算法的提取效率与精确度、徘徊轨迹分类准确度有待提高等问题,设计基于Douglas Peucker算法的船舶徘徊轨迹提取方法,提出徘徊波点概念来定义船舶大幅度转向变化过渡点,将提取出的徘徊轨迹数据转化为徘徊轨迹图像数据集,并把徘徊轨迹划分为无序往返、两点往返、前进往返和杂乱线团等4种形态,构建ResNet50深度学习模型对船舶徘徊轨迹数据集进行训练,采用Adam算法对模型进行优化,提高了模型的训练效率。试验结果表明:船舶徘徊轨迹提取算法可达到98.56%的精确率,徘徊轨迹提取效率提高超23%,在对4种徘徊轨迹形态数据集的识别分类中,模型获得91.03%的平均准确率,优于对比试验中的VGG16模型和支持向量机(SVM)模型。

交叉视图多目标下船体识别和跟踪研究

航道监测和桥墩防碰撞下的船体识别由于其观测范围广,地形及天气复杂等限制,使得视觉检测系统易受物体遮挡,盲区限制以及雨雾等因素出现识别不准确的问题。针对该问题,本文提出一种交叉视图多目标下的船体识别和跟踪技术。该技术提供一种新的自监督的跨视角多目标船体跟踪方法,可以适用于在不同桥体,不同复杂场景下的稳定识别和跟踪,该方法采用统一的联合检测和跨视角跟踪框架,利用端到端的嵌入模型,同时学习目标检测、时空关联和跨视角匹配,并基于该框架建立精确和稳定的船体监控及预警系统,为数字化航运检测体系提供算法与数据支撑。

船舶即时抵达技术的应用难点与实现

随着船舶燃油成本和节能减排政策的持续升级和加强,航运业和学术界对船舶节能减排问题的关注日益增加。针对当前操作性和技术性节能减排措施实施中存在的一些限制,本文研究分析了即时抵达航行(JIT)的必要性和实施特点,并在期租船模式下建立了船舶最佳速度选择模型。案例分析结果表明,通过JIT技术的实施,在确保承租人最大收益的前提下,可以有效提升船舶的能效。针对航运操作实践,从操作性和合同条款等方面分析了实施JIT存在的困难及潜在的解决方法。

航线网络仿真模型在远洋运输中的应用

针对航运业长期存在的提升船舶运输效率和控制船舶运营成本的问题,基于AnyLogic仿真平台,结合代理人基模型(Agent-Based Model,ABM)和离散事件模拟(Discrete Event Simulation,DES)方法,考虑船舶出港、海上航行、到港装卸货和燃料加注等环节,建立航线网络仿真模型。通过单船-单线案例试验和船队-航线网络优化试验验证该模型的有效性,结果表明:通过优化航速和燃料策略,能显著降低船舶运输成本及其对环境的影响;该模型能模拟和应对市场波动及突发事件,提升航运公司的突发事件应急响应能力和市场适应性。研究结果可为航运企业解决船舶营运问题提供新的视角和方案,对航运企业决策模式的发展产生积极影响。

基于DDPG算法的海运船舶避碰路径规划方法

针对多船舶会遇情况,以提高避碰路径规划能力,本文提出了一种基于深度确定策略梯度算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)的海运船舶避碰路径规划方法。利用栅格法建立船舶航行路线的静态全局环境,并利用人工蜂群算法设计静态初始路径。针对多船会遇情况,计算海运船舶与其他船舶发生碰撞的危险程度,以危险程度作为DDPG算法的输入参数,通过训练与学习输出海运船舶避碰路径的规划结果。实验表明:经过本文方法的规划后,海运船舶安全避开了另外三艘船舶,未发生碰撞事故,安全到达目标点,证明本文方法规划的线路避碰性能更强,提高了海运船舶航行的安全性。

《梁其锐更路簿》印尼更路“自新州去琶里更”探析

“自新州去琶里更”是现已公布的更路簿中较少见的印尼更路,载于海南渔民梁其锐祖传的《更路簿》抄本。这段更路西起新加坡西南的口岸,穿行于马来群岛之中,东至小巽他群岛附近。整段航程至少长达90更,涵盖16个地点。前人开辟的印尼针路为“自新州去琶里更”的形成奠定了基础;梁氏家族则凭借自身的航行经验和更精密的线针导航技术,利用西北季风与南赤道逆流的自然力,进一步拓展了前人的航线。通过这条印尼更路,梁氏家族或可购买当地出产的各色香料及海产品,再转卖至广州及附近港口,也可用渔船运输侨民,从多方面创造利润。这是20世纪早期海南岛国际贸易的缩影,也为研究海南渔民在南海及爪哇海上的贸易活动提供了一个鲜活的例证。

探讨小清河经营性航道数字化建设

从小清河经营性航道数字化建设的必要性、现状、存在的问题和对策建议四个方面,探讨小清河经营性航道数字化建设。同时,在产学研用一体化、建立健全小清河新型交通监管体制及交通管理制度、信息共享和数据互认、航运发展机制及集装箱运输、协同共管等方面就小清河航道数字化建设提出对策和建议,推动小清河经营性航道实现数字化、智能化发展。

一种有效顾及复杂海域避碰的路径规划方法

针对现有舰船避碰路径规划方法难以适用于复杂海域的现状,本文提出一种有效顾及复杂海域避碰的路径规划方法。首先,通过K-means方法将舰船避碰阶段选用合理的危险度判别指标进行划分;然后,依据Nomoto模型进行航迹推演,预测舰船在一定时间分辨率后的航迹;接着,在避碰阶段中剔除具有碰撞危险和不符合此阶段避碰规则的预测航迹,并在余下的预测航迹中选取危险度最小的航迹作为最优预测航迹;最后,在正常航行阶段建立遴选函数,选取最优预测航迹,将所有最优预测航迹合成以生成路径。实验结果表明:相对于当前先进的改进人工势场方法来说,所提方法在只有点状碍航区的较简单环境下可有效提升规划效率;所提方法在有各类碍航区的较复杂海域,能顾及来船的航向变化,规划出遵循国际海上避碰规则的避碰路径。

基于局部密度的宁波舟山港条帚门航道交通流特征分析

为提升条帚门航道通航能力,借助局部密度和数理统计方法,分析条帚门航道船舶类型、位置、航速和密度等空间分布特征以及分析船舶流量时刻、日变化的时间特征。结果表明:船舶以码头、主航道为依托,高度集中于水深条件良好的深水航道,货船数量占大型船舶总量的69.35%,小型船舶以工作船为主,占40.34%。条帚门航道船舶速度以中低速为主,尤其是货船和油船,较高速度的船舶主要是集装箱船、工作船和客船。小型船舶活动随时间变化明显,呈现“日出而作,日落而息”的状态,大型船舶活动对时间变化不敏感。条帚门航道交通量日分布中,大型船舶数量是小型船舶数量的2~3倍。该结论对提升条帚门航道通航能力具有参考意义。

中国水运航线关键航点安全效益研究

为了分析我国水运航线关键航点安全效益,采用模型DEA与包络面和TOPSIS排序相结合的方法,在考虑负收益投资变量前提下,构建水运航线关键航点安全效益评估模型,分别对16个关键航点运河或海峡安全效益值进行计算,并对收益投资效益值进行比较和分析。分析结果表明,中国到美国东部和西部水上航道关键航点安全效益最高,中国到欧洲水上航道关键航点安全效益最差。最后建议我国增大收益投资投入,通过加强国际合作和建设强大的海军、海警海外执法力量,为我国水运航线畅通提供保障。

船舶航线生成研究

基于减轻船舶驾驶航线绘制劳动强度,克服绘制过程中人为主观因素影响的考虑,引进了蚁群计算法自动生成船舶航线研究问题。利用电子海图、阐述更好信息、搜寻策略、划分网络、选取航线、不航航和算法流程的具体做法。案例验证证明:船舶航线生成运用蚁群计算法具有准确和时效性。该研究实现了运用专家的搜寻策略思维下的船舶航行航线绘制的自动化,为制定船舶航线的高效、安全提供了理论依据。

桥区水域船舶异常行为检测

为保障桥区水域安全,提出一种基于船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据的桥区水域船舶异常行为检测方法。先将轨迹数据按航向分组,再利用三次样条插值和卡尔曼滤波算法对轨迹数据进行插值和去噪,最后从处理后的轨迹数据中提取船舶加速度和转向率的阈值。通过实验得到研究水域内沿东南、西北方向航行的船舶的加速度、转向率阈值,并证明利用这些参数的阈值能有效识别船舶异常行为。

新辟国际航线市场旅客需求预测

对于航空公司来说航线是其重要资源,与经济效益息息相关。而国际新航线的开辟与否,需要考虑很多影响因素。论文以国际航线为主要研究对象,通过对航线旅客需求的特征和影响因素的深入分析,结合引力模型和多项Logit模型,以解决新辟国际航线市场旅客需求预测相关问题。论文最终通过实例计算进行验证,结果表明该模型具有一定实际参考意义。

基于元胞自动机模型的海上风电场影响分析

文中提出一种基于元胞自动机模型的海上风电场影响分析方法.以船舶失控漂移模型计算海上风电场安全距离,确定风电场影响范围,利用NaSch模型结合航道变窄换道规则对风电场建成后的船舶交通流进行模拟仿真,获得风电场对船舶交通流影响的时空图,分析风电场对船舶交通流的影响.结果表明:文中提出模型可以有效对海上风电场的影响进行仿真建模,其结果可以反映风电场建成前后的交通流状态.

我国北极航线航海保障能力建设研究

为更系统地掌握我国北极航线航海保障能力,形成对北极航海保障基本情况的认识并用以启发后续相关工作的开展,通过分析我国现阶段北极航线各方面航海保障能力,针对实际需求找出不足,并结合后续工作的开展方向提出相关建设举措。

考虑低碳成本的货运航线网络枢纽选址研究

针对货运航线网络枢纽选址问题中经济效益与环境效益的平衡问题,考虑航空器碳排放成本,以网络总成本最小化为目标优化函数,建立有容量限制的货运航线网络枢纽选址绿色优化模型,采用免疫遗传算法求解并进行算例分析。结果表明:1)枢纽运输成本系数可决定航司进行货流转运的运输成本大小,运输成本系数变小,航司更应选择枢纽点转运,发挥网络的规模经济效用进行成本节省增加利润。2)枢纽转运点位置规划结果主要集中于东部地区城市。随着货运航线网络枢纽转运点数量建设的增多,总成本会出现先减小后增加的趋势,航司应根据自身机队规模及货运需求实际来构建合理位置与数目的转运节点。

琼州海峡水路交通安全管理对策研究

为应对客货运输量高速增长对琼州海峡水路交通安全保障的挑战,加快推动海峡港航一体化和交通供给侧结构性改革,在深入分析海峡客滚运输现状的基础上,提出通过完善交通基础设施建设、海上运输组织方式、安全管理措施、应急保障机制等措施保障水上交通安全性、便捷性和高效性发展对策及建议。所做研究工作对于推动海南自由贸易港封关运作及粤琼桂经济一体化高质量发展具有重要参考价值。