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历史航行数据挖掘下船舶路径低延时规划研究
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作者 李宗锋 罗汉江 齐林 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第16期163-167,共5页
船舶航行的轨迹数据因时间序列稀疏性导致经验路径集中出现分形维度突变,使得路径规划过度关注局部而增加整体耗时。为此,提出基于历史数据挖掘的低延时船舶路径规划方法。分析船舶历史航行数据时间序列,计算路径平均运行速度,构建历史... 船舶航行的轨迹数据因时间序列稀疏性导致经验路径集中出现分形维度突变,使得路径规划过度关注局部而增加整体耗时。为此,提出基于历史数据挖掘的低延时船舶路径规划方法。分析船舶历史航行数据时间序列,计算路径平均运行速度,构建历史航行经验路径集;针对历史航行经验路径集路径耗散的分形维度,生成初始避碰路径,构建初始避碰路径的目标函数,综合考虑风浪和水流对速度的影响,平滑处理路径耗散分形维度,平衡局部与全局优化,实现船舶最佳低延时航行路径的求解。实验证明,所提方法能够实现船舶路径低延时规划,路径平滑度高,耗时少。 展开更多
关键词 历史航行数据 经验路径集挖掘 低延时规划 代价函数
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A^(*)与NSGA-II融合的船舶气象航线多目标规划方法 被引量:1
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作者 李元奎 索基源 +3 位作者 于东冶 张新宇 杨放 杨雪锋 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期288-295,共8页
[目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速... [目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速度,然后通过构建环境数据模型和目标函数,采用跨太平洋航线对模型和算法进行仿真验证。[结果]仿真结果表明:设计的模型和算法可求解得到分布均匀、多样化的Pareto最优航线解集,所有航线均可以顺利躲避大风浪区域,且可根据决策者需求选择船舶最适航线。[结论]所提方法可用于多约束条件下的船舶远洋航线优化,求解符合航次目标的航线,从而降低营运成本、提高航运效率,对船舶气象导航和未来船舶智能航行具有一定的支撑作用。 展开更多
关键词 气象航线 多目标优化 A^(*)算法 NSGA-II 智能航行 遗传算法
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核污水排放对船舶压载水的影响及应对对策
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作者 魏耀明 张建宝 汪虎 《中国航海》 北大核心 2025年第4期160-166,共7页
通过采用MARIS模型和对流扩散模型,模拟了核污水的扩散过程。基于研究结果优化船舶压载水换水方式,以防止含放射性物质的压载水直接排放至我国港口,从而减少对生态环境的潜在威胁。以福岛核泄漏事件及其后续130万吨核污水持续排海为研... 通过采用MARIS模型和对流扩散模型,模拟了核污水的扩散过程。基于研究结果优化船舶压载水换水方式,以防止含放射性物质的压载水直接排放至我国港口,从而减少对生态环境的潜在威胁。以福岛核泄漏事件及其后续130万吨核污水持续排海为研究对象,发现放射性物质主要集中在海洋表层,且福岛核电站周边水域的海水和水生生物已检测到铯等放射性元素的富集现象,从而导致船舶在福岛附近的日本东部港口泵入含有放射性物质(如^(134)铯,^(137)铯)的压载水。通过采用对流-扩散算法,模拟了船舶在不同距离进行换水时放射性物质浓度的变化,为优化船舶压载水的换水方案提供理论支持。结果表明,船舶在距离日本沿岸20 n mile以外增加排空压注法的二次换水,可以将压载水中放射性物质的浓度降低至换水前的十万分之一。本研究结论可辅助海事主管机构制定相关管理措施,有助于保障海洋生态环境的安全。 展开更多
关键词 福岛核电站事故 放射性压载水 核污水 海洋污染 船舶压载水
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融合图卷积神经网络与循环注意力机制的船舶航迹预测
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作者 陈信强 陈伟平 +3 位作者 韩冰 李朝锋 吴华锋 朱宗良 《中国航海》 北大核心 2025年第3期41-48,64,共9页
船舶轨迹预测在海洋交通管理、航运安全等领域的重要性日益凸显。当前的船舶时序预测方法在处理水上交通多特征数据输入时存在一些限制,未能充分捕捉特征之间的相关性以及关注时序数据中的重要信息。针对这些不足,并进一步提高船舶轨迹... 船舶轨迹预测在海洋交通管理、航运安全等领域的重要性日益凸显。当前的船舶时序预测方法在处理水上交通多特征数据输入时存在一些限制,未能充分捕捉特征之间的相关性以及关注时序数据中的重要信息。针对这些不足,并进一步提高船舶轨迹预测的精度,提出融合改进的图卷积网络(GCN)与循环注意力单元(RAU)的船舶轨迹预测方法(GCAU)。利用图卷积网络来捕捉特征之间的相关性,从而提升模型对特征之间相关性的提取能力。该方法还引入RAU中的注意力门,能有选择性地获取时间层面的特征。对4种不同的船舶时序预测方法进行评估,并且在3个不同的场景下进行测试。结果表明:GCAU在所有测试场景中均表现最佳,其具有更低的均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和平均绝对误差(MAE)指标,能有效地提高船舶航迹预测的准确性和稳定性,为海事交通管理等领域提供更可靠的决策支持。 展开更多
关键词 船舶轨迹 图卷积网络 循环注意力机制 船舶安全 轨迹预测
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Weibull分布参数的粒子群算法估计 被引量:13
5
作者 董胜 韩意 +1 位作者 陶山山 樊敦秋 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期120-125,共6页
基于广西涠洲岛海洋监测站3个方向的年极值波高观测资料,在假设其服从Weibull分布的基础上,运用最小二乘法,矩估计法和最速下降法对Weibull分布的参数进行估计,同时引入粒子群算法确定Weibull分布的3个参数,对文中4种方法得出的拟合结... 基于广西涠洲岛海洋监测站3个方向的年极值波高观测资料,在假设其服从Weibull分布的基础上,运用最小二乘法,矩估计法和最速下降法对Weibull分布的参数进行估计,同时引入粒子群算法确定Weibull分布的3个参数,对文中4种方法得出的拟合结果及运算效率进行比较分析,说明了粒子群算法在估计极值分布参数中的优势。 展开更多
关键词 WEIBULL分布 参数估计 粒子群算法 波高
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长江口浮泥层“适航水深”初步研究 被引量:20
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作者 徐海根 徐海涛 李九发 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1994年第2期91-97,共7页
长江口入海航道7米挖槽开挖以后,洪季挖槽内出现12米的浮泥层,引起了生产部门和研究机构的高度重视。本文介绍了长江口浮泥的一般情况,讨论了浮泥层变化的某些规律、探讨了在长江口测量浮泥层底板水深制作海图、充分利用浮泥层作... 长江口入海航道7米挖槽开挖以后,洪季挖槽内出现12米的浮泥层,引起了生产部门和研究机构的高度重视。本文介绍了长江口浮泥的一般情况,讨论了浮泥层变化的某些规律、探讨了在长江口测量浮泥层底板水深制作海图、充分利用浮泥层作为通航水深,在理论上和实践上都取得了一定的成绩。 展开更多
关键词 挖槽 浮泥层 适航水深 航道
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软时间窗与随机航行时间的不定期船舶航线规划 被引量:5
7
作者 丁一 仲颖 +1 位作者 林国龙 温馨 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2015年第3期387-391,共5页
为优化航线设计,降低船舶企业运营成本,在研究VRP(Vehicle Routing Problem)的基础上,将其方法扩展应用到不定期船舶调度问题,船舶运输需要在路径优化时同时考虑不确定航行时间及需求时间窗,用线性近似的方法来消除不确定航行时间的影响... 为优化航线设计,降低船舶企业运营成本,在研究VRP(Vehicle Routing Problem)的基础上,将其方法扩展应用到不定期船舶调度问题,船舶运输需要在路径优化时同时考虑不确定航行时间及需求时间窗,用线性近似的方法来消除不确定航行时间的影响,通过惩罚函数的引入表示需求时间窗,建立充分考虑时间因素的数学模型,以总成本最小为目标.运用扫描法和禁忌搜索算法,将问题分为二个阶段,第一阶段,通过扫描法将VRP转化为TSP(Traveling Salesman Problem),然后用禁忌搜索算法解决TSP,通过算例证明了提出算法的有效性,为实际不定期船舶的航线规划提供了参考. 展开更多
关键词 时间窗 随机航行时间 航线规划 扫描法 禁忌搜索算法
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基于排队论的三峡库区锚地容量分析 被引量:8
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作者 刘明俊 刘佳仑 周立 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2013年第1期35-38,43,共5页
通过调研三峡库区锚地设置现状,以乐天溪锚地为例,结合三峡库区通航船舶流量及尺度分布特点,在综合考虑风、流影响及锚地利用率基础上,参照有关规定测算静态情况下的锚地容量,并运用排队论思想就其容量大小进行动态的适应性分析,进而判... 通过调研三峡库区锚地设置现状,以乐天溪锚地为例,结合三峡库区通航船舶流量及尺度分布特点,在综合考虑风、流影响及锚地利用率基础上,参照有关规定测算静态情况下的锚地容量,并运用排队论思想就其容量大小进行动态的适应性分析,进而判断三峡库区锚地容量能否满足航运发展远景需要,最终提出可行的安全管理建议. 展开更多
关键词 锚地容量 排队论 待闸锚地 航运管理
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乘潮潮位的理论分布探讨 被引量:3
9
作者 董胜 曹书军 +1 位作者 周冲 吴成利 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期154-158,共5页
中国《海港水文规范》在确定港口工程设计潮位时,采用手绘累积频率曲线,再摘取设计潮位值的方法,由于缺乏理论曲线,确定的数值存在任意性。本文将改进最大熵分布应用于海岸港的设计高、低潮位的推算,计算精度高,克服了传统方法推算设计... 中国《海港水文规范》在确定港口工程设计潮位时,采用手绘累积频率曲线,再摘取设计潮位值的方法,由于缺乏理论曲线,确定的数值存在任意性。本文将改进最大熵分布应用于海岸港的设计高、低潮位的推算,计算精度高,克服了传统方法推算设计潮位值的不足,有重要理论与工程意义。 展开更多
关键词 乘高潮 乘低潮 理论分布 最大熵原理
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基于多级排队模型的锚地规模仿真研究 被引量:5
10
作者 米小亮 杨星 刘克中 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2012年第3期594-598,共5页
通过分析锚地所在"航道-锚地-泊位"系统的作业流程,构建M/M/l/N~M/M/n/K两级排队模型,运用离散事件系统仿真软件Simevent对该模型进行建模仿真,以此来进行锚地规模的研究,并通过实例对该模型进行验证同时分析船舶到达率、泊... 通过分析锚地所在"航道-锚地-泊位"系统的作业流程,构建M/M/l/N~M/M/n/K两级排队模型,运用离散事件系统仿真软件Simevent对该模型进行建模仿真,以此来进行锚地规模的研究,并通过实例对该模型进行验证同时分析船舶到达率、泊位数以及锚位数的变化对平均等待时间和平均等待队长的影响. 展开更多
关键词 锚地容量 多级排队 Simevent 仿真
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重大件运输的货物分配与航速联合优化 被引量:7
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作者 李晓君 谢新连 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期747-754,共8页
为了研究半潜船运输过程中满载与空载燃油消耗不同对重大件货物运输和最优航速的影响,建立了货物分配与航速联合优化模型,并改进了递归平滑算法RSA(recursive smoothing algorithm),基于插入法和改进的递归平滑算法IRSA(improved recurs... 为了研究半潜船运输过程中满载与空载燃油消耗不同对重大件货物运输和最优航速的影响,建立了货物分配与航速联合优化模型,并改进了递归平滑算法RSA(recursive smoothing algorithm),基于插入法和改进的递归平滑算法IRSA(improved recursive smoothing algorithm),提出了全局搜索算法求解该模型.用插入法解决货物分配问题,用IRSA求解满载和空载的最优航速.算法应用结果表明:与RSA相比,运用全局搜索算法使运输成本降低了240.3万元;与划分为6和9个时间段的离散到达时间方法相比,运用全局搜索算法计算时间分别缩短了71.1和767.3 s. 展开更多
关键词 货物分配 航速优化 递归平滑算法 重大件货物 半潜船
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定航线下考虑ECA的船舶航速多目标优化模型 被引量:8
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作者 甘浪雄 卢天赋 +1 位作者 郑元洲 束亚清 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第3期15-19,共5页
在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模... 在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模型和航行时间模型,通过带精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGAⅡ)求得营运成本和航行时间的Pareto解集,采用模糊隶属度函数,从Pareto解集中筛选出最佳折中解。实际案例分析结果表明:在一定的时间约束下,船舶在ECA内适当减速,在ECA外加速可有效减少营运成本。当船舶以优化航速航行时,可有效减少船舶营运成本,节省船舶航行时间,为船公司提供一定的管理依据并带来可观的经济收益。 展开更多
关键词 多目标优化 运营成本 带精英策略的非支配排序遗传算法 PARETO前沿 模糊隶属度函数
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福州港(闽江口)船舶交通管理系统的研究 被引量:2
13
作者 王鸿鹏 张杏谷 +1 位作者 叶蔚忠 许岗云 《集美大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2001年第2期177-183,共7页
分析了福州港 (闽江口 )的交通环境、港口现状、海上交通状况及交通事故 ,论证了福州港 (闽江口 )VTS建设的必要性和迫切性 ,并给出福州港 (闽江口 )VTS的功能及系统的总体方案 .
关键词 福州港 VTS 船舶交通管理系统 交通环境 港口现状 交通事故
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复杂水网中船舶航行路径多目标规划模型 被引量:3
14
作者 周春辉 陈铭章 +2 位作者 何义才 徐周华 文元桥 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第2期78-82,共5页
在深入研究船舶交通流理论的基础上,结合内河复杂水网独有的特性,构建复杂水网条件下的船舶航行路径多目标规划模型;运用层次分析法获取多目标规划模型各子目标的权重;利用线性加权法和Floyd算法求解得到综合最优航行路径。该模型不仅... 在深入研究船舶交通流理论的基础上,结合内河复杂水网独有的特性,构建复杂水网条件下的船舶航行路径多目标规划模型;运用层次分析法获取多目标规划模型各子目标的权重;利用线性加权法和Floyd算法求解得到综合最优航行路径。该模型不仅综合考虑了影响航行路径选择的各种因素,而且对其进行了合理的量化,并通过算例证明了模型的合理性和有效性。 展开更多
关键词 复杂水网 船舶交通流 最优航行路径 多目标规划 线性加权法 FLOYD算法
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五强溪枢纽通航水流试验与实船通航调研 被引量:8
15
作者 王列 陈永奎 《长江科学院院报》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期30-34,共5页
根据通航水流和船模试验与实船航行资料比较结果表明:船闸下游引航道口门的通航水流条件与水力学模型试验结论基本一致,能满足现行船舶的通航要求。文中分析了目前在设计最高通航流量下船舶还不能航行的原因,并提出了改进建议。
关键词 实船航行 船闸 下游航道 通航水流条件
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基于海船雷达图像的USV路径规划研究
16
作者 林俣曈 邵国余 +2 位作者 周正宇 赵磊 齐寅 《船舶物资与市场》 2025年第2期113-116,共4页
由于海洋环境复杂多变,为了保障海员安全,全面提高海洋水域治理能力,近年来水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)的话题热度逐渐升高。USV路径规划能力是其关键技术之一,是其智能化的重要体现。随着船用雷达的逐步发展,现已成为保... 由于海洋环境复杂多变,为了保障海员安全,全面提高海洋水域治理能力,近年来水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)的话题热度逐渐升高。USV路径规划能力是其关键技术之一,是其智能化的重要体现。随着船用雷达的逐步发展,现已成为保障船舶安全航行必不可少的一环。本文针对船用雷达图中USV的路径规划问题,将快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法,对其进行改进并应用于USV路径规划问题,再与经典RRT算法进行比较。实验结果表明,改进后的RRT算法比经典RRT算法的路径长度更短,更平滑,证明改进后的RRT算法可以更有效的完成USV的路径规划。 展开更多
关键词 USV 路径规划 改进RRT算法 雷达图像
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内河航道可接受间隙理论模型改进及其应用 被引量:4
17
作者 何良德 黄雄 +2 位作者 刘智慧 王俊杰 王晨晨 《水运工程》 北大核心 2017年第4期124-130,共7页
为更好地计算内河航道交叉口通过能力,提出空档率的概念,对可接受间隙理论模型进行改进,认为船舶尺度大、船头时距不能全部用于船舶穿越。总结平流区域避让规则,将T型交叉口各向交通流划分为3个等级,并考虑高等级流向的阻抗影响,给出基... 为更好地计算内河航道交叉口通过能力,提出空档率的概念,对可接受间隙理论模型进行改进,认为船舶尺度大、船头时距不能全部用于船舶穿越。总结平流区域避让规则,将T型交叉口各向交通流划分为3个等级,并考虑高等级流向的阻抗影响,给出基于优先权的T型交叉口各流向通过能力计算方法。以苏申内港线——申张线T型交叉口为例进行分析,结果表明通过能力随冲突交通量的增大成负指数规律减小,且当冲突交通量一定时,通过能力随速度呈缓-快-缓趋势增长,取穿越船平均航速(0.8倍设计速度)计算通过能力是合理的。 展开更多
关键词 T型交叉口 优先权 空档时距 可接受间隙理论 通过能力
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创建长江航道预警应急指挥系统框架 被引量:8
18
作者 刘清 陶存新 郭君 《船海工程》 北大核心 2007年第4期94-96,共3页
综合运用系统学、运输工程学、管理学理论和方法,从长江航运安全现状入手,进行了长江航道预警应急指挥系统的需求分析,提出了长江航道预警应急指挥系统的总体设计框架和处理流程,为建立长江航运预警管理机制提供指导意见。
关键词 长江航道 预警 应急
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内河并列桥梁桥区水域船舶领域模型与通过能力研究 被引量:15
19
作者 陈厚忠 郭国平 《船海工程》 北大核心 2008年第5期113-116,共4页
在现有船舶领域模型的基础上,根据内河并列跨河桥梁通航孔布置的特点,提出了适用于该桥区水域的船舶领域模型。利用该船舶领域模型,可计算得到代表船型船舶的通过能力,从而为桥梁建设、通航安全管理及海事纠纷处理提供依据。
关键词 并列桥梁 通航尺度 船舶领域 通过能力
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基于多目标粒子群算法的船舶航速优化 被引量:24
20
作者 张进峰 杨涛宁 马伟皓 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期787-794,共8页
在航运低迷阶段航速优化对降低营运成本具有重要的现实意义,针对降低营运成本和减少船舶排放两个目标互相冲突的问题,建立了实际风浪影响下的船舶航速多目标优化模型,利用多目标粒子群算法求解Pareto最优解集,结合改进的TOPSIS算法在Par... 在航运低迷阶段航速优化对降低营运成本具有重要的现实意义,针对降低营运成本和减少船舶排放两个目标互相冲突的问题,建立了实际风浪影响下的船舶航速多目标优化模型,利用多目标粒子群算法求解Pareto最优解集,结合改进的TOPSIS算法在Pareto最优解集中权衡筛选出最优折中航速,选定一条沿海运营航线为例进行仿真和验证,结果表明船舶在该最优航速下航行的营运成本和排放与实测数据较为一致,优化模型能有效降低排放并控制营运成本,验证了求解算法的有效性。 展开更多
关键词 航速优化 多目标粒子群算法 TOPSIS算法 营运成本 排放
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