船舶空间船位应用的探索和思考

目前,船舶利用卫星导航系统所确定的船位是将船舶模拟为一个点,即“点船位”。“点船位”并不能客观、准确、实时地提供船舶实际所处的空间位置和船舶姿态等信息。在提升船舶安全性、提高海事管理效能和适应智能航运发展方面具有很大的局限性。论文提出船舶空间船位的概念,分析了船舶空间船位在船舶操纵避踫、海事高效管理、船舶数智化方面的现实需求和应用场景,并对船舶空间船位利用北斗卫星定位、甚高频数据交换系统等实现广泛应用进行了展望。

长江狭窄水域新造超大型集装箱试航船掉头操作及船位控制试验研究

本文主要研究在长江狭窄水域新造24000标箱超大型集装箱船(中远川崎337轮)的试航掉头操作及船位控制试验。详细描述和分析船舶设计和建造的背景、具体尺寸,以及掉头操作的具体步骤和技术难点。重点研究在长江南通段狭窄水域的离泊掉头操作,包括对掉头操作中的不利和有利因素的分析,安全措施的采取,以及掉头及船位控制试验的执行和结果。试验显示,通过试验预先准备和精准操作执行,超大型集装箱船在狭窄水域的掉头操作是可行的。

船舶下行过弯船位摆置方法数值计算

随着船舶大型化发展,越来越多的海船进出内河航道,然而我国内河弯曲航道宽度有限,加上受弯曲航道扫弯水的影响,大型船舶在内河弯曲航道航行潜在一定风险。船位摆置决定了航行于航道中的船舶能否顺利过弯,在长期航行实践中,主要采用“挂高取矮”这一经典过弯航法。目前,国内外对船舶过弯时船位摆置的量化研究较少,驾引人员大多只凭借经验,并不能根据实际水流条件,准确判断船舶过弯时应摆置的船位。因此,基于“挂高取矮”航法,建立船舶过弯船位摆置数学模型,通过Matlab分别对过弯船舶横移量和航迹带宽度与偏航角和横流的关系进行数值计算,量化研究船舶船位摆置方法。结合尹公洲弯曲航道,利用船舶操纵模拟器进行仿真模拟,仿真结果与数值计算结果基本一致,表明数值计算结论可信,且具有一定工程应用价值。

基于北斗船位数据的南海外海灯光罩网渔船作业特征研究

灯光罩网是中国南海外海主要捕捞作业方式之一。为加强对南海外海灯光罩网渔船生产监测和渔船捕捞活动的有效管理,根据2017年2—5月南海外海灯光罩网渔船北斗船位数据,分析定位时间、经纬度等特征,结合作业时间、等深线等采用多层过滤法判断渔船作业状态;通过阈值筛选渔船作业的位置和时间,采用过滤窗修正法对船位点状态进行修正,计算渔船作业时长,并与渔民实际记录的纸质捕捞日志进行对比分析。结果表明:北斗船位数据提取结果和渔民实际记录的结果误差较小,航次准确率为100%,航次天数准确率为94.30%;相同作业日期准确率为92.72%;作业时长总平均绝对误差为1.12 h,平均相对误差为2.1%,具有较好的一致性。研究设计的灯光罩网渔船状态判断、作业位置确定、作业时长提取和捕捞努力量计算方法可为灯光罩网作业分析和其捕捞强度量化提供新思路。

基于北斗船位数据的拖网渔船捕捞努力量算法研究

渔船捕捞作业行为识别算法准确率直接影响捕捞努力量的估算精度,现有的捕捞作业行为识别算法存在特征局限及算力要求高等问题。基于2019—2021年辽宁省拖网渔船的北斗船位数据计算捕捞努力量,构造含空间信息的特征向量和基于极限梯度提升算法的拖网渔船捕捞作业行为识别模型。结果表明,模型的准确率、敏感性、特异性和马修斯相关系数分别为96.47%、99.58%、95.02%和0.9234。捕捞努力量平均绝对误差为0.1009 kW·h,均方根误差为0.9851 kW·h。研究证实,提出的捕捞努力量算法精度较高,可为渔业资源评估和限额捕捞管理提供基础数据支撑。

测量船工况技术船位研究与优化

测量船工况规划是执行海上测控任务的基础。在测量船工况船位、船向和船速的规划中,船位的规划尤为重要。介绍了测量船测量工况的总体业务流程,提出了各种情况下船位的计算方法,包括针对高轨和低轨空间目标提出不同的船位规划方法,满足在测量过程中避开岛礁陆地等不可部署区域,以比较有利的位置和测量仰角获取空间目标跟踪弧段。同时研究了多船多目标场景的测量船工况船位规划,提出了两种设计思路,为测量船工况规划复杂场景提供了解决问题的思路与方法。

关于太阳特大高度船位线问题的讨论

分析了太阳特大高度的船位圆在墨卡托海图上的投影、曲率半径和曲率中心，并且由此得到如下结论。（１）求特大高度船位线的方法可推广至太阳高度ｈ⊙≥８７°３６′。在墨卡托海图上以（φＡ，ｔ⊙Ｇ）点为中心，真顶距为半径所作的船位线的误差不超过０．１ｎｍｉｌｅ．（２）当以太阳地理位置为中心，真顶距为半径作船位线时，一般情况下其误差小于０．５ｎｍｉｌｅ。只有在太阳赤纬δ⊙≥１４°，且ｈ⊙→８８°时，船位线误差可达０．５～０．９ｎｍｉｌｅ；ｈ⊙＝８７°３６′～８８°时，船位线误差可达０．５～１．５ｎｍｉｌｅ．

天文船位的解算及其程序化的探讨

应用天文船位圆的原理，提出天文船位的解算公式，并对解算过程的程序化进行了探讨，有较强的实用性。

浅议ECDIS中的船位辨析

使用ECDIS进行导航,驾驶员应注重对船位的辨别与分析。本文分析了ECDIS中船位数据的来源,针对ECDIS中显示船位可能出现的误差,提出多种核实船位的方法以及修正船位的方式。

北斗船位数据提取拖网捕捞努力量算法研究

传统的捕捞努力量统计耗时费力,并且存在延时,不能及时了解宏观的捕捞强度,本研究以象山港拖网渔船为研究对象,选择安装北斗终端的1 508艘渔船,对北斗卫星船位监控系统所获取的渔船船位、航向、航速等信息进行分析挖掘,获得捕捞强度。根据航速统计获得每艘渔船处于捕捞状态的航速阈值,如拖网船300791捕捞状态船位点阈值的航向差最小和最大分别是-50和52°,航速最小和最大分别是0.9和2.0 m/s,两者结合判断捕捞状态点,再采用过滤窗修正,在各渔区格网计算一段时间内渔船捕捞状态点的累计捕捞时间,其值与渔船功率的乘积获得捕捞努力量,物理单位为kW·h,并制作累计捕捞kW·h的格点图和插值图。该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够很好地服务于渔业资源保护。

基于船位监控系统的拖网捕捞努力量提取方法研究

为了基于船位监控系统提取拖网捕捞努力量,通过统计航速获得3个峰值,拖网作业在第2个峰值,即1～2.1 m/s,拖网作业航向差一般在–50°～50°。利用航速、航向差阈值设定,把拖网船状态划分为慢速、作业、航行,然后提取出捕捞作业状态点,1 423艘拖网船共提取到处于捕捞状态的点318 433个,合计拖网捕捞时间15 921 h,利用反距离加权插值法生成捕捞强度分布变化趋势图。捕捞努力量在渔业资源研究中是重要的参考值之一,与传统的捕捞努力量计算方法相比,该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够用于辅助渔业资源保护。

船位误差对外弹道测量及定轨精度的影响

为了分析航天测量船船位误差对船载外测数据的影响,从理论上推导了船位误差对外测数据影响的数学模型,在此基础上,通过数据试算定量分析了船位误差对外测定轨结果的影响。结果表明:船位误差对仰角的影响可以忽略,对斜距的影响范围为定位系统的精度,对方位的影响与观测距离和观测仰角有关;对定轨结果的影响随着观测距离的增加而减弱,在距离较近的情况下是一项不可忽略的误差源。

GPS与基于海流数据库的推算船位的数据融合

当前 ,潜艇在水下可获得的导航信息十分有限。因此 ,如何利用现有的装备来提高水下导航的精度一直是水下导航界关注的热点。本文构造了基于GPS的水面导航信息融合子系统和基于海流数据库的水下导航信息融合子系统。并对两种子系统的联合滤波进行探讨 ,并利用联合滤波来对水下导航信息融合子系统进行修正来提高水下导航信息的精度。经过大量的计算机仿真实验证明。该方法十分有效。大大提高了水下导航的精度和系统的稳定性。

一按按钮就知船位的电子六分仪

论述了当天体与水天线相切瞬间,一按按钮就可读出船位经纬度的MGPES型电子六分仪的结构、定位原理、工作方式及定位精度.现场实验结果表明:用这种电子六分仪定位,不仅非常容易,而且精度高,常可达到1nmile之内.

G IS及卫星通讯技术在船位监测中的应用

本文介绍利用地理信息系统技术、卫星通信技术以及计算机网络技术实现渔业船舶船位监控系统的过程。通过信息处理技术包括数据库技术实现渔业船舶船位信息、基本情况数据、指挥监控功能等集中在同一计算机处理平台,构成渔业船舶指挥调度系统。通过船位信息调度、信息查询、通信指挥等功能达到系统在灾难救助、海域资源管理以及其它相关政府职能中应用的目的。

推算船位／罗兰C（GPS）组合导航系统的研究及其海上试验

该文研究了推算船位／罗兰Ｃ（ＧＰＳ）组合导航系统的组合模式和推广的非线性卡尔曼滤波算法在该组合模式中的应用，详细推导了舰船运动的七状态数学模型及其机械编排。该文还给出了该组合系统在南海进行试验时的舰船轨迹及定位误差曲线，并进行了比较分析。结果表明：组合系统克服了推位系统的积累误差，抑制了罗兰Ｃ（ＧＰＳ）的随机定位误差，有效地改善了导航定位精度，滤波方案正确，算法稳定。该组合系统已成功地装备于多种型号的舰船上。

基于星惯组合的分布式船姿船位测量体制研究

目前航天测量船的外测精度除了取决于无线电测量设备本身的测量精度外,还受到船体变形测量精度、船体平台的姿态测量精度等多种因素制约,针对此问题,研究并提出了一种船姿船位测量新体制——基于星/惯/卫组合的分布式船姿船位测量体制,构建了分布式船姿船位测量系统原型,推导相关数据处理模型,给出了各船载测量设备测量数据的比对方法。分布式船姿船位测量体制取消了变形测量系统,减少了1项主要误差源,提高了航天测量船的外测综合精度,并简化了船体结构设计。

非线性滤波器在动力定位船位估计中的应用

针对动力定位船舶在作业过程中因丢失GPS位置测量信号,从而导致动力定位系统不能正常工作,而使船舶偏离作业点的问题,设计了一种非线性滤波器,它可以利用以前保存的历史数据进行船舶位置的实时估计,从而使船舶在一定的时间内可以维持在作业点附近,当重新获得GPS信号后,又可以快速地进入正常工作状态。为了使历史数据能够更准确地反映船舶的实时位置,利用历史数据相对于作业点的平均偏差对历史数据进行了补偿。最后给出了此非线性滤波器在船舶仿真系统中的仿真曲线,分析表明在有滤波器的情况下,船舶真实位置估计的准确度比没有滤波器的情况下有明显的改善。

基于北斗卫星船位监控系统数据的南海双拖渔船作业特征研究

船位监控系统(vessel monitoring system,VMS)数据在渔船作业特征挖掘分析方面已有较多应用。本文以粤渔10000/10011双拖渔船2017年8月16日—9月16日的VMS数据为例,详细分析了该双拖渔船的作业状态,研究了航次和网次提取方法,并对捕捞强度的空间分布进行了分析。研究结果表明,粤渔10000/10011有4个航速区间,分别为<1.0 m/s、1.0~1.8 m/s、1.8~2.9 m/s和>2.9 m/s,对应渔船的抛锚和慢速、夜间拖网航速、白天拖网航速和巡航状态;2017年8月16日—9月16日期间,粤渔10000/10011共进行了5个航次19个网次的拖网作业,其捕捞强度空间分布呈现近岸海域高离岸海域低的特征,且夜间拖网主要在离岸海域,白天拖网会转移到水深相对浅的近岸海域。

“北斗”与天文船位线联合定位研究

针对"北斗"定位系统和海上天文定位存在的缺陷,提出舰船在海上利用北斗卫星和天文船位线进行联合定位的方法,重点讨论了两颗北斗卫星和一条天文船位线联合定位方程的求解,并对定位结果进行了仿真分析,表明方案可行,精度也完全满足海上舰船定位的要求。