基于改进DBSCAN算法的受限航道船舶会遇规律挖掘研究

受限航道船舶会遇态势复杂多变,为了识别潜在航行风险,提出一种基于SO-DBSCAN(self-optimal DBSCAN)算法的受限航道船舶会遇规律挖掘方法。首先,构建了基于船速比修正的受限航道动态船舶领域模型,考虑受限航道船舶安全间距以及航速对交通流的影响,引入船速比修正因子改进藤井模型;其次,提出一种基于动态舷角的会遇态势划分方法,结合国际海上避碰规则相关条款要求,采用船舶间动态舷角关系及航行速度作为引导划分出14种会遇态势;最后,引入Silhouette Coefficient和Calinski-Harabasz评估指标,并以加权和最大为目标函数自主求解最优的聚类策略,通过采集天津港受限航道的AIS数据进行实例验证,挖掘会遇时空规律并识别会遇热点。研究表明:该水域内船舶在15:00—17:00时间段内会遇较为频繁,会遇关键区域主要集中在42#~48#灯浮和22#~32#灯浮附近,结果符合航海实际;基于SO-DBSCAN算法的受限航道船舶会遇规律挖掘方法不仅能够解决传统基于密度聚类算法调参复杂的问题,还能够有效识别会遇高风险区域。

基于改进五元联系数集对势排序法的长江上游洪水遭遇分析

长江上游干流与支流、支流与支流、上游与下游的洪水遭遇现象加重了防洪的严峻形势,流域暴雨洪涝灾害频发,严重影响了沿岸地区的稳定发展,有必要全面系统地分析洪水遭遇规律与发生态势。采用水文统计分析方法,从洪水遭遇次数及遭遇时间、洪峰遭遇及最大7 d和15 d洪水过程遭遇量级、最大7 d和15 d洪水过程重叠天数等多个角度,分析长江上游流域干流与支流、支流与支流、上游与下游十种不同组合的洪水遭遇规律。进而采用改进五元联系数集对势排序方法对洪峰遭遇、最大7 d和15 d洪水过程遭遇的严重程度以及最大7 d和15 d洪水过程遭遇的重叠程度进行了集对势级排序与分析。结果表明,发生洪水遭遇时,长江上游各种洪水组合洪峰、洪量的总体遭遇态势不严重,但最大7 d和15 d洪水过程重叠程度处于较高水平,表现出洪水持续时间长、过程洪量大,尤其乌江与长江干流在宜昌站的最大7 d洪量重叠程度特别严重,给宜昌站及其下游的荆江分洪区带来较大的防洪压力。改进的五元联系数集对势排序方法保留了逻辑上成立的181种势级,从同势、均势、反势角度定量刻画了洪水遭遇指标与严重等级间的联系趋势,将洪水遭遇严重程度细致、准确地量化为不同势级,有助于快速判断防洪重点,为实施科学调度提供决策依据。

雾航情况下PIDVCA算法分析与仿真

为进一步测试验证船舶拟人智能避碰决策(PIDVCA)算法,在互见的左交叉会遇局面的雾航情况下结果是否合理有效,基于《1972国际海上避碰规则》,以左舷来船为对象,采用几何作图分析互见的左交叉会遇局面在雾航情况下不同交汇特征的避让方法,利用集成有PIDVCA算法的船舶智能操控(SIHC)仿真测试平台进行仿真测试。测试结果证明算法的合理性、有效性和经济性。该研究对算法的优化及实际应用具有参考价值。

基于AIS数据的交汇水域船舶会遇态势辨识

船舶会遇态势辨识是实现船舶安全避碰的重要前提,交汇水域复杂的通航环境和船舶运动的不确定性使在辨识会遇态势过程中容易出现误判的情况。为准确快速辨识交汇水域的船舶会遇态势,提出联合支持向量机-贝叶斯滤波(Support Vector Machine and Bayesian Filter,SVM-BF)的辨识会遇态势模型和算法。基于会遇几何模型计算两船的相对距离和航向差作为会遇特征,并将特征序列输入模型,在SVM初辨识的基础上,使用BF器对SVM产生的初判结果进行累积判别,提高辨识不同会遇态势的准确性。选取长江口南槽交汇水域的船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,进行会遇过程分析与特征提取和SVM-BF模型训练和算法验证。结果表明:基于SVM-BF模型辨识会遇态势算法能针对交叉、对遇和追越等态势进行及时有效识别,与仅采用SVM的辨识模型相比,SVM-BF能有效降低误判概率。

多船会遇碰撞危险的灰色动态评价模型

针对多船会遇局面的特点 ,建立了多船会遇局面多指标动态评价模型 ,实例表明 ,本模型能够较好地反映实际情况 ,效果较好。

基于模拟器的宽水域船舶碰撞危险性评价模型

航海模拟器训练中 ,系统能对船舶危险性和训练者操纵水平自动地进行评价一直是亟待解决的重要课题。本文应用海上避碰知识和模糊集理论 ,通过对宽水域多船会遇避碰行为进行分析 ,提出了基于DMU开发的大型船舶操纵模拟系统的宽水域船舶碰撞危险性实时评价模型。

潜射鱼雷命中概率的解析计算通式及应用

为建立预定相遇态势的潜射鱼雷命中概率的解析计算通式,采用几何分析法,首先分析相遇态势对潜射鱼雷命中概率的影响,建立了不同自导方式下鱼雷二次转角射击时命中偏差的通用计算模型;在此基础上,建立了鱼雷命中概率的解析计算通式,并分析了模型参数的取值情况;最后,基于实例计算结果,定量分析了鱼雷命中概率曲线,对比分析了鱼雷命中概率的解析计算结果和仿真计算结果,验证了鱼雷命中概率解析计算方法的可行性和模型的正确性,基于鱼雷一次转角射击和二次转角射击2种情况,对比分析了不同要素误差对鱼雷命中结果的影响程度。

船舶避碰辅助决策系统的设计与实现

研究了广阔水域多船会遇的避让方案,首先根据会遇态势、本船与目标船的船舶运动参数,给出了危险度的量化计算,然后选择与最危险目标船舶进行了避碰。分析了整个避碰过程的流程,并用软件进行了实现。

基于AIS的数据时空分析及船舶会遇态势提取方法

为精准提取船舶会遇态势,提升水上交通安全监管能力,对长江口南槽水域自动识别系统(AIS)数据做时空分析,提出对船舶会遇态势模式分类的自动提取方法。首先,利用会遇态势过程的时空约束关系提取会遇船舶配对轨迹信息;然后,借助数据插值方法对会遇轨迹做时空同步处理和数据补全,实现会遇场景重建;最后,分析船舶会遇的时空演化特征,提取特定时间窗口内的相对距离和航向差特征,形成会遇特征序列,利用支持向量机(SVM)对会遇特征序列分类辨识建模,实现会遇态势的自动提取。结果表明:设置时空约束条件可以准确提取船舶配对轨迹信息;对会遇过程作时空分析,实现了会遇场景的重建;借助SVM设计的会遇态势提取算法的准确率达90%以上,与传统方法相比降低了误判率。

船舶会遇过程中避碰阶段的划分与量化

在分析船舶会遇的基础上 ,就碰撞危险的含义、船舶会遇避碰的各个阶段进行了定性和定量的分析 ,提出以TCPA为基础的船舶操纵避碰阶段划分的有关建议 ,为船舶碰撞责任划分和船舶操纵行动提供参考。

基于MMG和船舶领域的对遇局面自动避碰

为研究开阔水域中船舶对遇局面下的自动避碰方案,对对遇局面中两船会遇的不同阶段进行划分,在此基础上进一步分析实现船舶自动避碰需对会遇局面要素进行的定义和计算。提出使用船舶三自由度MMG水动力模型和平移中心椭圆船舶领域模型理论,研究对遇局面避碰要素数值化计算模型和不同阶段的自动避碰方案规划。仿真结果表明:三自由度MMG水动力模型精度能够满足研究和应用要求;基于二分法的数值计算模型能可靠、快速地收敛。研究成果能为最终实现船舶对遇局面下的自动避碰奠定坚实基础。

预定相遇态势的鱼雷二次转角射击通用模型与算法

为了解决预定相遇态势二次转角射击参数的计算问题,考虑鱼雷可能的变速及特殊弹道过程,建立了可满足不同射击方式需求的通用数学模型,给出了牛顿迭代算法的相关公式。用数值实验的方法对模型及算法的正确性进行了验证,结论表明模型及算法可满足直航、声自导、尾流自导、齐射、目标选择等射击参数计算的需求。

预定命中态势下鱼雷二次转角射击的一种解法

针对预定命中态势下鱼雷二次转角射击参数求解问题,以鱼雷一次转角后的直航时间为条件,通过调整鱼雷开始二次转角前相对目标的"一次相遇点"位置,建立了预定命中态势下的鱼雷二次转角射击鱼雷与目标瞄准点相遇模型,给出了模型参数求解的迭代方法并进行了仿真验证,结果证明了所建立模型的正确性,满足了鱼雷二次转角设计参数求解要求。

基于改进集对势排序法的长江上游干支流洪水遭遇分析

长江上游支流众多,干流与支流、支流与支流的洪水遭遇使得防洪形势更加严峻,亟需分析洪水遭遇规律和遭遇态势。采用水文统计分析方法,从洪水遭遇次数、遭遇时间、洪峰、不同时段洪量、遭遇程度和洪峰时间间隔等多个角度,分析长江上游干流朱沱站与支流嘉陵江北碚站(干-支组合Ⅰ)、长江上游干流寸滩站与支流乌江武隆站(干-支组合Ⅱ)和支流嘉陵江北碚站与乌江武隆站(支-支组合Ⅲ)这三种洪水遭遇组合不同量级洪水的遭遇规律,进而,采用改进的四元联系数集对势排序法,对洪峰遭遇严重程度、最大7 d和15 d洪水过程遭遇严重程度、最大7 d和15 d洪水过程遭遇重叠程度以及年最大洪峰间隔时间长短进行了态势排序与分析。结果表明:长江与嘉陵江的洪水遭遇严重程度较高,长江与乌江的洪水遭遇程度一般,而嘉陵江与乌江的洪水遭遇程度轻微。洪水遭遇集对势排序可以从同势、均势、反势角度定量评价洪水遭遇严重程度,可清晰全面地展现洪峰与洪量的量级大小、重叠程度和间隔时间对干支流洪水遭遇的影响,把洪水遭遇严重程度量化为不同等级,为流域防洪减灾与科学调度提供决策依据。

低渗透储层的研究现状

低渗透储层研究是油气田勘探开发的一个难点。通过对目前国内外低渗透储层研究方法的概括小结,归纳出了当前勘探开发低渗透油田过程中遇到的几个主要难题,以及相对应的较有效但还需不断完善的技术措施。并指出对低渗透储层勘探开发的研究是今后一段时间内我国石油勘探开发的主战场。

“邂逅情结”的古今联通——戴望舒《雨巷》的另一解读

戴望舒《雨巷》除具有"丁香情结"、"雨巷情结",还蕴涵"邂逅情结"。它既联通古今文人的心理期待,又隐含诗人当时的情感纠结,还激活当今读者的生命想象。"邂逅情结"是人之为人的一种存在境遇,是戴望舒自我安慰的理想投射。究其本质,他走不出自己心灵的雨巷。

潜艇鱼雷射击模型的通用化处理及运用

依据解相遇原理,采用参数替代的方法,把潜艇各种自导方式的鱼雷射击模型整理成为形式相同的通用射击方程,并明确了鱼雷航程和命中角等用于射击决策时判断发射时机或当前态势是否满足射击条件的重要参数的物理意义。以期在达成工程实现的标准化和模块化的同时,更便于工程设计者与战术运用者对相关概念理解的统一。

浅谈多船会遇局面的界定与划分

在分析多船会遇研究现状及其弊端的基础上,提出了多船会遇局面的定义,并分别从三种会遇态势和避碰行动方式类型的角度对多船会遇局面进行了划分,分析了多船会遇局面的各种态势,以期对多船避碰及智能决策的研究提供一定的理论参考。

一种考虑节点拥塞情况的DTN概率路由算法

容迟网络是一种新型网络,其概率路由算法根据历史相遇频率对相遇概率进行计算与更新,通过相遇概率判断是否转发报文。当节点缓存受限时,在网络中采用概率路由算法使得节点很容易发生拥塞,对报文的传送产生影响。为了减小拥塞对概率路由算法的影响,提出了一种考虑节点拥塞情况的概率路由算法,将节点相遇的概率和节点拥塞的情况综合起来,得到一个报文的递交概率,降低了由于拥塞对网络性能的影响,提高了报文的递交率,减小了报文在缓存中排队等候的时间。仿真结果表明,与传统的概率路由算法相比,在改进后的概率路由算法中报文递交率显著提高,平均延迟也在降低。

不同水域船舶会遇危险评判阈值

为确保船舶在不同水域实现不同会遇局面下的有效避碰,减少船舶碰撞事故的发生,依据《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)划分船舶航行水域和会遇局面,利用解析几何分析方法,结合调查问卷研究不同船型、不同会遇局面下的临界安全会遇距离SDAc。结果表明:船舶会遇危险阈值存在差异性,无水域宽度限制的开阔水域和繁忙水域均为左舷来船时SDAc小于右舷来船时SDAc,水域宽度受限的航道水域左右舷来船时SDAc基本相同;在相同会遇局面下,船型越大,SDAc越大,船舶越危险;船型相同时,对遇、追越和交叉局面下的SDAc逐渐增大,危险度也逐渐增大。