自主船舶操纵系统可靠度和灵敏性分析

当前自主船舶操纵系统的故障样本较少,相关设备的原始故障数据存在主观性参数,基于这些数据的可靠性分析会受到认知不确定性的影响。为此,采用证据理论处理不确定性问题,采用贝叶斯网络进行可靠性分析,计算自主船舶操纵系统的可靠性指标。通过计算重要度来定量分析基本设备单元的灵敏性,诊断自主船舶操纵系统的薄弱环节,为设计优化和维修检测提供依据。研究表明:采用证据理论与贝叶斯网络相结合的方法能有效降低自主船舶操纵系统的可靠度和灵敏性分析中认知不确定性带来的影响;各项可靠性指标显示,柴油机和空气处理设备为系统的薄弱环节。

基于最大熵强化学习的自主船舶航迹跟踪研究

为解决自主船舶在航迹跟踪过程中使用最大熵强化学习作为控制器出现的收敛速度慢和训练时间长等问题,提出一种基于改进最大熵强化学习的航迹跟踪算法,引入了优先经验回放(PER)技术,并结合视线制导算法(LOS),构建PER-SAC的深度强化学习控制器,设计了相应的状态、动作空间和奖励函数。仿真结果表明,设计的PER-SAC控制器能快速收敛,收敛稳定后的控制器相较于原始SAC控制器控制性能更稳定,且控制精度更高,为自主船舶的航迹跟踪控制提供了一定参考价值。

自主船舶与引航工作最佳耦合模式

介绍国际海事组织(IMO)和中国船级社(CCS)对自主船舶的定义和等级划分,厘清各自主等级船舶实现“人机等效替代”的各种场景,将自主船舶划分为三种类型,尝试创建一种与自主船舶拟定的“人机等效替代”场景形成最佳耦合的引航工作模式,以期在引航领域为自主船舶的发展探索一条简捷实用、安全高效的发展路径。

水面自主船舶技术发展路径

工业4.0背景下,船舶自主化航行是水路运输工具变革的重要趋势。文章详细介绍世界范围内水面自主船舶的主要研究项目发展路径及当前的研究现状,分析MASS研发的关键技术,如通讯、航路设计及优化、智能避障等;针对MASS的快速发展,指出当前面临的困难与挑战,并针对法律及法规等配套体系的完善提出对策和建议。

自主船舶等级划分及配员监管初探

基于当前国际上对自主船舶分类与分级,梳理了自主船舶的定义及分级标准,探讨了自主船舶的操作模式,分析了自主船舶对船舶配员的影响以及对船员适任能力的潜在需求,提出了自主船舶配员的监管建议。

海上水面自主船舶发展分析

从IMO框架下关于MASS的发展入手,介绍国外和国内研究MASS的发展状况。从试验标准、船舶配员及人才教育、新航运体系构建和通信及网络安全等方面分析MASS未来研究的课题和发展方向。

浅析海上水面自主船舶(MASS)四层级分类下的航标船舶智能化发展

本文从国际海事组织对海上水面自主船舶层级划分出发,结合当前航标船舶航行作业、智能船舶技术的发展现状及问题,通过论述MASS四层级划分下航标船舶"标准先行,改造为主,梯次推进"的智能化发展思路,以及对关键技术的简要分析,从服务航海保障事业的角度,客观简要地分析了不同自主层级航标船舶智能化发展所需经历的阶段及相关软件、硬件支撑。

自主船舶对海员职业发展的影响研究

自主船舶的发展势必会对海员职业发展带来影响。根据国际海事组织(IMO)对自主船舶的划分的4个自动化等级,即,具有过程自动化和决策支持的船舶、配有海员的遥控船舶、无海员的遥控船舶、完全无人控制的船舶,通过与传统船舶对比,从岗位、职责和配员数量三个角度,分析和预测自主船舶各发展阶段对海员职业发展的影响,并提出自主船舶背景下,海员教育和培训的建议。

自主船舶技术要求与风险研究

船舶智能化、自主化是国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)以及其他非政府组织重要关注的发展方向,为统一智能船舶的称谓,IMO提出了“海上自主水面船舶(Maritime Autonomous Surface Ships, MASS)”的概念,并开展了海上自主水面船舶法规梳理方面的工作,我国相关部门出台了一系列政策,进一步对我国智能航运建设,船舶工业高质量发展进行指导。而随着无人船技术研发的开展,风险管理也成为业界关注的一个问题。本文梳理了MASS的定义与分级,概述了MASS在技术要求方面规范和风险分析方面的关键问题,并提出了面临问题与相关建议。

海上水面自主船舶(MASS)航海保障需求简析

本文从国际海事组织对海上水面自主船舶(MASS)层级划分出发,通过对MASS航行风险和其航行所需的航海保障关键技术分析,对MASS航行的各个阶段所需的航海保障服务进行了简要的分析。

基于自主船舶规范的控制权切换机制

分析各国船级社制定的自主船舶规范,从切换场景、控制权获取优先级、控制权接管方、切换流程四个维度对L2级自主船舶控制权切换机制展开研究。结果表明:切换场景可根据特点分为三种类型,不同类型的场景与控制权接管方存在一定的对应关系;控制权获取优先级的顺序为“在船船员最高,岸基操作员次之,自主系统最低”;不同控制权接管方之间的切换流程存在一定差异,但需要遵循共同的基本原则。研究结论可为相关方建立自主船舶控制权切换机制提供参考。

决策树算法在船舶自主巡航数据消冗中的应用

船舶在进行智能化管理和航行时,需依据可靠的自主巡航数据完成,将大量的传感器数据和监测信息作为输入,以便系统能够作出正确的决策。然而,这些数据可能存在冗余信息干扰,影响着智能决策系统的可靠性,因此研究决策树算法在船舶自主巡航数据消冗中的应用。采用滤波、插值以及混合式时序数据生成的方式,进行船舶自主巡航数据的时序处理,生成规范的船舶自主巡航时序数据;依据处理后的数据生成决策树,划分船舶自主巡航数据类别;通过计算同类间数据相似度,并设计消除器,实现船舶自主巡航数据消冗处理,获取没有冗余的巡航数据。测试结果显示,该算法的数据时序处理效果较好,可以完成不同数据类别之间的划分,同时能够计算同类数据之间的相似度,最大空间缩减比为27.8%。

韩国《自主航行船舶法》评介

为促进自主航行船舶的发展,特别是商业化发展,韩国出台了《自主航行船舶开发及商业化促进法》,这也是世界上第一部关于自主航行船舶的专门法律。该法主要从行政管理的角度关注三个方面的问题:一是自主航行船舶开展试航等活动需要满足的条件,即在运行的基础条件等前提方面,自主航行船舶需要投保责任保险,并获得航行许可方能开展试航等活动。二是自主航行船舶的出现对于现有相关法律制度的影响。该法为自主航行船舶开展试航等活动提供了合法性基础,特别是排除了现行法律基于传统船舶立场而形成的障碍,例如自主航行船舶无须满足传统船舶根据《船舶安全法》《船员法》《船舶职员法》等法律需要满足的船舶检验、船舶设计标准及船长和船员标准等方面的要求。三是自主航行船舶带来的新兴法律问题,例如自主航行船舶不可避免地涉及航行数据的使用,该法对于此种数据的处理作出了初步规制,规定了应对个人位置信息等数据进行匿名化处理时的特别规则。该法可以为我国自主航行船舶立法提供术语选择、现行法规变通规定、智能与数字航运新业态协同立法等方面的经验借鉴。

海上自主水面船舶的关键技术及挑战

海上自主水面船舶(Maritime Autonomous Surface Ships,MASS)是智能航海领域的一个重要的发展方向,而自主船舶航行的安全性、环保及经济高效等是智能化发展进程中面临的主要问题。为全面把握当前海上自主水面船舶研究现状,对海上自主水面船舶所采用的船舶感知、船舶避碰决策和自主控制等关键技术进行剖析,同时指出自主水面船舶的商用进程,对当前海上自主水面船舶的关键技术及面临的挑战进行综述。

船舶操纵中的自主导航系统设计与优化研究

文章对船舶操纵自主导航系统的设计与优化方法进行了研究。提出了以多源传感器融合、路径规划、精确控制为基础的系统框架,并设计了混合集中式与分布式的多智能体协同控制方案。针对系统关键技术,分别采用了深度学习驱动的轨迹预测方法、自适应模型预测控制和深度强化学习多智能体协同算法进行优化,显著提升了自主导航的性能。通过仿真与海试验验证表明,所设计的系统实现了高精度的轨迹控制,复杂动态环境下的避碰成功率达95%以上。

论水面自主航行船舶远程操作人员的法律地位

随着智能船舶技术的飞速发展,水面自主航行船舶与传统商船同时运营将是大势所趋,如何更好地平衡技术创新与立法监管,预判监管需求与风险点,是亟须研究和解决的重要事项。基于水面自主航行船舶在主体属性上被认定为船舶的法律证成,通过汇总分析国际公约、各国立法、国内法律法规、行业标准及各国IMO提案,对“远程操作人员”术语的内涵与外延予以界定,并从远程操作中心功能、远程操作人员职责与技能、船舶安全、船员职业升级等角度对远程操作人员的船员属性予以证立。

基于GO-贝叶斯方法的自主船舶操纵系统可靠性分析

船舶操纵系统是自主船舶的重要组成部分,其可靠性直接关系到船舶的安全作业。论文以自主船舶操纵系统为研究对象,将GO法与贝叶斯法相结合建立可靠性分析模型。通过定量推理方法确认该系统的薄弱环节是燃料供给系统和冷却系统,并对软、硬件的共因失效进行了分析。还对操纵系统设备和失效数据区间进行了敏感性分析。分析结果可为船舶操纵系统的冗余设计提供依据,以提高自主船舶的可靠度。

自主船舶航行系统信息空间安全:挑战与探索

针对自主船舶航行中船-岸、船-船间发生数据交换而形成的信息空间,讨论了此信息空间的安全问题,以及保障信息空间安全在自主船舶这类安全紧要系统中的重要性.阐述了在自主航行的技术趋势下,船舶、岸站形成的动态机会网络特性和搭建可靠、可信和可管控的数据交换体系应具备的条件.从通用的信息安全理论出发,结合自主船舶航行系统的运行特点,梳理了自主航行中由于信息安全缺失而导致的各类隐患及其表现形式.论述了基于现有信息安全中的成熟框架来提供相应解决方案的技术路线.综述了当前受到广泛关注的区块链技术如何应用于自主航行系统并用于解决信息空间中各类实体之间的互信程度问题.

船舶有航速时三维时域格林函数计算方法研究

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密歇根大学Beck团队的方法。其次,分区域推导出三维时域自由面格林函数记忆项及其导数的编程所用的数学展开表达式。然后,采用间接法模型求解分布源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域辐射力。最后,针对Wigley I船型开展了辐射力计算,并与公开的试验及计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。

基于STPA-FCM模型的自主航行船舶功能系统分析

为探析自主航行船舶(MASS)功能系统之间的失效机制,提升航行安全,将系统理论过程分析(STPA)方法与模糊认知图(FCM)方法相结合,构建MASS功能系统失效特征分析模型。通过STPA方法对功能系统的控制/反馈关系建模,确定27个控制关系与43个反馈关系,分析潜在的不安全控制行为(UCA)及其产生的关键致因,在此基础上,运用FCM方法构建各功能系统之间的交互关系,并反演出最终稳态下的相对失效概率。结果表明:最为核心的功能模块为电力系统、虚拟船长系统、动力定位系统、避碰系统,其稳定值占比分别为7.66%,7.62%,7.47%,7.14%,应优先确保其可靠性、稳定性和安全性。