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Robust Fuzzy Sampled-Data Control for Dynamic Positioning Ships 被引量:1
1
作者 ZHENG Minjie ZHOU Yujie YANG Shenhua 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2018年第2期209-217,共9页
A robust H∞sampled-data stabilization problem for nonlinear dynamic positioning(DP) ships with Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models is discussed in this paper. Input delay approach is used to convert the sampleddata DP sh... A robust H∞sampled-data stabilization problem for nonlinear dynamic positioning(DP) ships with Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models is discussed in this paper. Input delay approach is used to convert the sampleddata DP ship system to a fuzzy system with time-varying delay. Adequate conditions are derived to determine the system's asymptotical stability and achieve H∞performance via Lyapunov stability theorems. Then, the fuzzy sampled-data controller is obtained by analyzing the stabilization condition. Simulation result shows that the proposed method and the designed controller for a DP ship are effective so that the DP ship can maintain the desired position, heading and velocities in the existence of varying environment disturbances. 展开更多
关键词 dynamic positioning(DP) ships sampled-data control Lyapunov-Krasovskii functional Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models
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内河船舶营运数据处理与碳强度核算方法研究——以重庆籍船舶为例
2
作者 姜丹 曾晨 傅代均 《中国环境科学》 北大核心 2026年第1期463-473,共11页
为了更准确地评价内河船舶碳排放强度,通过采集重庆籍5000GT及以上船舶的营运数据,在静态参数填充和动态轨迹修复的基础上,结合基于载运能力和运输距离的船舶碳强度指标计算方法,提出了适用于内河船舶数据特征的碳强度核算方法,并探究... 为了更准确地评价内河船舶碳排放强度,通过采集重庆籍5000GT及以上船舶的营运数据,在静态参数填充和动态轨迹修复的基础上,结合基于载运能力和运输距离的船舶碳强度指标计算方法,提出了适用于内河船舶数据特征的碳强度核算方法,并探究了船龄、船型、船籍港和平均航速等因素与船舶碳强度指标的相关性特征.结果表明:研究样本2021年10月的碳强度指标均处于10^(-6)数量级,并在(2.47~10.53)×10^(-6)t/(t·km)区间分布.随着船龄的增加,船舶碳强度指标呈上升趋势,而碳排放量与承载能力则呈负相关.根据碳强度指标值的中位数与平均数对各船型的整体能效水平进行量化与排序,结果为滚装船>杂货船>集装箱船>干散货船>客船.重庆主城籍营运船舶的能效普遍优于区县籍船舶,亟需通过建立标准化的碳排放监管制度以提升重庆籍船舶的整体能效水平.碳强度指标与平均航速有较强的相关性,且不同船型呈现不同变化特征,并分别在不同航速点达到碳强度最低值. 展开更多
关键词 内河船舶 营运数据处理 碳强度指标 碳排放评价
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基于IsatData Pro卫星通信的船舶跟踪与监测系统 被引量:1
3
作者 雷洪 郑佳春 +1 位作者 黄娜娜 龙延 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第1期9-13,共5页
为使远海船舶的货舱信息方便有效地传输到陆地上,提出Inmarsat全球卫星的IsatData Pro短数据服务,并分析其在船舶跟踪与监测系统中应用的可行性。以船舶货舱监测系统为例,详细介绍该系统中用户终端系统的软硬件设计方法。试验结果表明:... 为使远海船舶的货舱信息方便有效地传输到陆地上,提出Inmarsat全球卫星的IsatData Pro短数据服务,并分析其在船舶跟踪与监测系统中应用的可行性。以船舶货舱监测系统为例,详细介绍该系统中用户终端系统的软硬件设计方法。试验结果表明:系统设计的卫星终端可将采集到的数据经处理后按事先设置的时间间隔传输给监控中心或货主。采集的信息包括时间、位置、航向、速度、湿度、温度、报警等。 展开更多
关键词 船舶工程 货舱监测 短数据 卫星通信 数据采集 软硬件设计
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面向智能船舶的设备故障预测与管理系统 被引量:1
4
作者 汪益兵 韩志豪 站翌婷 《船舶工程》 北大核心 2025年第3期93-98,共6页
[目的]针对船舶设备的智能化维护与故障预测问题,通过对1艘半潜运输船上主要设备1 800个信号点持续采集1a所得到的大量信号数据进行研究。[方法]提出基于决策树的分类预测方法,对智能船舶运维中的设备进行评估和诊断。[结果]该方法利用... [目的]针对船舶设备的智能化维护与故障预测问题,通过对1艘半潜运输船上主要设备1 800个信号点持续采集1a所得到的大量信号数据进行研究。[方法]提出基于决策树的分类预测方法,对智能船舶运维中的设备进行评估和诊断。[结果]该方法利用决策树模型易于理解、解释、高效处理大规模数据,以及能处理多变量输入等特性,能快速识别设备衰退趋势并提前预测故障,减少智能船舶运维中由设备故障带来的不确定性影响。[结论]最终开发出智能船舶自动化运维与船岸一体的智能化管理系统,实现了船舶运行、状态监控与预测、维修维护智能管理的可视化、可控化、系统化和一体化,降低了船舶运维成本与管理风险,提升了设备利用效率。 展开更多
关键词 船舶运维 智能船舶 大数据 故障预测
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基于时间比率-航速-航向的船舶轨迹压缩方法
5
作者 刘畅 曹鲁芳 +2 位作者 杨雨露 林彬 张仕泽 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第1期172-183,共12页
考虑船舶航迹中包含的时间、位置、航速与航向等信息,提出一种全面考虑时空运动特性的船舶轨迹压缩方法;针对船舶自动识别系统(AIS)数据中的对地航速和对地航向分别提出航速及航向压缩算法以提取轨迹运动数据;为保留时间信息和空间数据... 考虑船舶航迹中包含的时间、位置、航速与航向等信息,提出一种全面考虑时空运动特性的船舶轨迹压缩方法;针对船舶自动识别系统(AIS)数据中的对地航速和对地航向分别提出航速及航向压缩算法以提取轨迹运动数据;为保留时间信息和空间数据,引入时间比率算法;通过综合这3种算法,提出时间比率-航速-航向(TSH)压缩算法,并根据压缩率和长度损失率实现了TSH算法参数的自适应确定;为验证方法的有效性,以威海、老铁山和长江水域的AIS数据作为研究对象,与道格拉斯-普克(DP)算法、改进DP算法进行对比。试验结果表明:TSH算法能够更精细地提取船舶轨迹的特征点,从而保留时空和运动行为,其中,单条轨迹压缩结果显示,经TSH算法压缩后的轨迹与原始轨迹之间的豪斯多夫距离比DP算法和改进DP算法分别降低1.6和1.1倍,多属性对称分割路径距离(MSSPD)较改进DP算法降低1.9倍,更好地保留了船舶轨迹的原始特征;整体轨迹压缩结果显示,对于威海、老铁山和长江水域,TSH算法在豪斯多夫距离上较DP算法分别降低2.1、2.2和1.7倍,较改进DP算法分别降低1.4、1.5和1.1倍,在MSSPD指标上分别低于改进DP算法1.3、1.1和1.2倍,进一步证明TSH压缩算法对船舶航行行为保留的有效性。经验证,所提出的TSH算法在较高压缩率下展现出更好的轨迹重构能力。 展开更多
关键词 船舶自动识别系统 船舶轨迹数据 AIS数据 船舶轨迹压缩 TSH算法 TS算法
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基于船位数据采集的舰船作业状态特征提取方法
6
作者 颜悦 游学军 吕太之 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期145-148,共4页
复杂的海洋环境给精准提取舰船作业状态特征造成了困难,也影响了对舰船作业状态的判断效果。为解决这一问题,本文提出基于船位数据采集的舰船作业状态特征提取方法。首先,利用北斗导航卫星系统,采集舰船的经纬度、航速、航行方位角等船... 复杂的海洋环境给精准提取舰船作业状态特征造成了困难,也影响了对舰船作业状态的判断效果。为解决这一问题,本文提出基于船位数据采集的舰船作业状态特征提取方法。首先,利用北斗导航卫星系统,采集舰船的经纬度、航速、航行方位角等船位数据;然后,从舰船的累计作业时长、位置、空间距离、平均作业速率4个方面,分析舰船的作业状态特征。根据船位点在不同速率区间出现的频数,确定舰船的平均速率阈值;最后,根构建包含输入层、隐含层、输出层在内的深度神经网络,利用船位数据训练深度神经网络,输出舰船作业状态特征的提取结果。实验结果表明,该方法能够有效提取舰船的作业状态特征,帮助舰船作业人员在复杂多变的海洋环境中做出更加明智和及时的决策。 展开更多
关键词 船位数据采集 舰船作业状态 特征提取 舰船位置 深度神经网络 空间距离
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基于3DE平台的船舶模型数据分析
7
作者 卢永进 周健 +4 位作者 郭晨 韩海荣 罗辰 苗璞 胡婉婷 《机械》 2025年第1期16-21,共6页
为避免因模型数据量过大造成数字化设计的系统性风险,结合船舶设计特点,系统梳理了3DE平台系统架构具体组成。从设计流程入手指出模型数据存储位置,以明确研究对象。为深入分析模型数据演变规律,结合二次开发建立了具体监测方法,首先以... 为避免因模型数据量过大造成数字化设计的系统性风险,结合船舶设计特点,系统梳理了3DE平台系统架构具体组成。从设计流程入手指出模型数据存储位置,以明确研究对象。为深入分析模型数据演变规律,结合二次开发建立了具体监测方法,首先以典型舱段为对象获取设计模型数据变化趋势,为工程设计提供技术基础。然后分析了数据量、参考零件数、打开耗时随设计不断推进的变化,研究表明模型数据量管控关键在于全船的基础库设备和船体结构设计数据。最后,详细阐述了船舶数字化设计管控措施,可有效加快数据流转和提升设计效率。研究结果有利于设计人员深入管控船舶模型数据。 展开更多
关键词 3DE平台 船舶 数据分析 二次开发
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基于滑动窗口算法的船舶避碰转向点数据挖掘模型 被引量:4
8
作者 陈蜀喆 王子威 龚彪 《中国航海》 北大核心 2025年第1期124-131,共8页
随着无人船自主航行技术的发展,如何辨识船舶避碰行为成为其自主决策的关键。针对现有船舶轨迹辨识算法效率不高且存在误判等问题,提出一种基于滑动窗口算法的船舶避碰转向点数据挖掘模型,对船舶转向点进行辨识。首先通过固定滑动窗口... 随着无人船自主航行技术的发展,如何辨识船舶避碰行为成为其自主决策的关键。针对现有船舶轨迹辨识算法效率不高且存在误判等问题,提出一种基于滑动窗口算法的船舶避碰转向点数据挖掘模型,对船舶转向点进行辨识。首先通过固定滑动窗口判断船舶自动识别系统数据中相邻时刻点航向的变化特征;然后通过计算相邻时刻轨迹点的斜率变化进行验证,并标记窗口中航向变化的最早转向点;最后通过可变滑动窗口维护轨迹变化过程中航向变化及误差参数,判断该转向点是否为避碰转向点,并将模型与道格拉斯-普克算法进行试验对比。结果表明,该模型可以有效辨识船舶转向是否为避碰行为,并能解决道格拉斯-普克算法因数据波动而对转向点判断失误的问题,可以提取船舶避碰过程中的最早转向点,辅助船舶进行避碰决策。该研究成果可被用于智能避碰决策系统的研发,以保障船舶航行安全。 展开更多
关键词 船舶 避碰 转向点 滑动窗口 数据挖掘
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激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位研究
9
作者 赵越 王仁强 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第12期55-58,共4页
为提升无人船的海洋环境感知能力,助力路径规划、避障决策等工作顺利开展,研究激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位方法。通过无人船搭载激光雷达采集航行环境机激光雷达点云数据,经坐标转换至无人船坐标后,结合姿态仪数据进行坐标... 为提升无人船的海洋环境感知能力,助力路径规划、避障决策等工作顺利开展,研究激光雷达数据驱动下无人船障碍物感知定位方法。通过无人船搭载激光雷达采集航行环境机激光雷达点云数据,经坐标转换至无人船坐标后,结合姿态仪数据进行坐标优化,并通过坐标映射构建变尺寸栅格地图,运用基于DBSCAN算法的数据挖掘方法去除海杂波干扰以精准感知障碍物,通过多假设跟踪模型和卡尔曼滤波器实现障碍物定位与动态跟踪。结果表明,该方法能有效利用激光雷达数据感知障碍物信息,并准确跟踪障碍物位置变化,具备良好稳定性。 展开更多
关键词 雷达数据 无人船 障碍物 感知定位
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基于大数据分析的内河货运船舶污染物量产生标准研究 被引量:1
10
作者 邓健 唐璇 +2 位作者 刘玉龙 黄熊 刘少勇 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期1175-1182,共8页
随着我国对于生态文明建设的日益重视,内河船舶水污染物开始进入“零排放”时代。为了准确地掌握内河船舶污染物量产生标准,研究基于长江干线水污染物联合监管与服务信息系统(“船E行”系统)大数据,针对长江内河主力货运船舶(干散货船... 随着我国对于生态文明建设的日益重视,内河船舶水污染物开始进入“零排放”时代。为了准确地掌握内河船舶污染物量产生标准,研究基于长江干线水污染物联合监管与服务信息系统(“船E行”系统)大数据,针对长江内河主力货运船舶(干散货船、集装箱船、液货船)的典型船舶污染物(船舶垃圾、船舶生活污水和含油污水)产生量展开探讨。采用滑动窗口法和95%置信区间法,确立污染物产生量的推荐标准,并通过实船数据的对比分析,进一步表明了所提出标准的合理性和准确性。研究结果有助于完善相关标准规范,加强船舶污染物监管。 展开更多
关键词 环境工程学 大数据分析 内河船舶 船舶污染物 量产生标准
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船舶工程计算软件模型数据交换标准体系框架及应用
11
作者 王丽荣 黎庆芬 +3 位作者 孟凡冲 李明 李旭 王磊 《船舶工程》 北大核心 2025年第5期41-47,共7页
[目的]我国船舶工程计算软件模型数据交换格式和接口标准缺失,导致软件产品数据格式不统一、接口不兼容、数据互联互通困难等问题突出,需要针对船舶行业特点制定相应的模型数据交换标准。[方法]在分析相关行业模型数据交换标准体系框架... [目的]我国船舶工程计算软件模型数据交换格式和接口标准缺失,导致软件产品数据格式不统一、接口不兼容、数据互联互通困难等问题突出,需要针对船舶行业特点制定相应的模型数据交换标准。[方法]在分析相关行业模型数据交换标准体系框架特点的基础上,吸收它们的优点制定船舶工程计算软件模型数据交换标准体系框架。结合船舶三维设计与描述性规范校核软件之间的数据交换场景,制定船体结构二维模型数据交换格式,即SSD-2D格式。[结果]采用SSD-2D格式实现船舶三维设计软件NAPA Designer与中国船级社描述性规范校核软件COMPASS-SDP之间的模型数据交换,验证船舶工程计算软件模型数据交换标准体系框架的可行性。[结论]通过建立统一的模型数据交换标准,对加快基于数字模型的厂所协同研制体系形成具有重要意义,也有助于船舶行业整体数字化和智能化水平提升。 展开更多
关键词 船舶工程计算软件 模型数据 标准体系 交换格式
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一种基于Attention-TCN-GRU的船舶轨迹预测模型 被引量:1
12
作者 郑元洲 黄海超 +3 位作者 钱龙 曹婧欣 侯文波 李鑫 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2025年第2期439-447,共9页
本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力... 本文提出了一种串行Attention-TCN-GRU的轨迹预测模型.通过数据清洗和异常值处理等过程筛选出有效AIS数据,并采用三次样条插值算法补全船舶轨迹缺失值,有效提高数据的可用性.该模型将时间卷积神经网络(TCN)强大的时序数据特征提取能力与门控循环网络(GRU)相结合,通过串行结构设计,有效提高了船舶航行信息的处理能力.同时针对内河船舶在桥区水域及大角度弯曲航道的航行特点,将注意力机制引入预测模型,实现了较高精确度的航迹数据特征提取和趋势预测.本文开展了基于AIS数据的多工况轨迹预测实验,结果表明:Attention-TCN-GRU对内河复杂水域船舶航迹预测精确度明显优于传统神经网络. 展开更多
关键词 船舶轨迹预测 AIS数据 时间卷积神经网络 注意力机制 Attention-TCN-GRU
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基于AIS和波浪数据的船舶碳排放计算
13
作者 崔秀芳 赖炜祺 +1 位作者 林浩涛 邵志鹏 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第1期192-200,共9页
随着全球贸易运输的增长,航运业面临着日趋严峻的碳排放问题。为了更精准地估算船舶在海上巡航时的碳排放量,该文提出了一种基于船舶自动识别系统(AIS)数据和波浪数据的碳排放计算模型。该模型利用波浪数据计算波浪阻力,从而更准确地修... 随着全球贸易运输的增长,航运业面临着日趋严峻的碳排放问题。为了更精准地估算船舶在海上巡航时的碳排放量,该文提出了一种基于船舶自动识别系统(AIS)数据和波浪数据的碳排放计算模型。该模型利用波浪数据计算波浪阻力,从而更准确地修正船舶航行总阻力,通过实验数据验证了阻力计算的准确性,并根据计算主机的能耗,进一步估算船舶的二氧化碳排放量。结合2022年7-9月美国近海域超过5 000总吨的商船的AIS船舶数据,计算出船舶航行二氧化碳排放总量为268.91万t,其中货船的二氧化碳排放总量最多,贡献了181.92万t的碳排量,客船和油轮次之,分别为31.45万t和55.55万t,并根据此计算结果绘制了商船碳排放时空分布图,揭示了不同类型船舶在不同时空下的碳排放特征和规律。该研究对航运业的绿色转型以及提升环保意识具有重要的参考价值,也为海运业的碳排放管理提供了强有力的数据支持。 展开更多
关键词 自动识别系统 波浪数据 二氧化碳排放 船舶污染
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舰船异构通信链路安全认证与数据加密传输方法
14
作者 王肖飞 胡三宁 於建伟 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第23期184-188,共5页
为应对舰船异构通信链路中身份窃取与高丢包率等安全挑战,提出舰船异构通信链路的安全认证与数据加密传输方法。构建包含卫星、短波与超短波通信异构链路模型,分析海上视距与舱内传播损耗,建立可靠物理链路。采用SM9算法实现基于身份无... 为应对舰船异构通信链路中身份窃取与高丢包率等安全挑战,提出舰船异构通信链路的安全认证与数据加密传输方法。构建包含卫星、短波与超短波通信异构链路模型,分析海上视距与舱内传播损耗,建立可靠物理链路。采用SM9算法实现基于身份无证书认证,结合DH密钥协商与SM9加密机制,构建双向认证与数据加密传输通道。实验表明该方法加密强度达256~512比特,抗攻击能力为1500~3000次/s,丢包率始终低于10%,在近海、远海编队与舰机互联等典型场景中,数据传输速率达35.78~50.25 Mbps,端到端延迟为85.3~120.5 ms,抖动为3.8~5.2 ms,有效实现高安全、低延迟舰船异构通信体系,为复杂海洋任务提供可靠通信支撑。 展开更多
关键词 舰船异构通信 安全认证 数据加密传输 SM9算法 链路质量
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基于改进RANSAC算法的船舶靠泊姿态测量 被引量:1
15
作者 周亮 王启明 +3 位作者 朱瑞虎 王清涵 邹逸瑾 胡悦 《船舶工程》 北大核心 2025年第6期83-91,159,共10页
[目的]实时且精确地获取靠泊姿态信息对于有效应对突发事件和保障码头安全运营至关重要,然而现有方法存在实时性和精确性不能兼得等问题。[方法]基于激光雷达点云实时数据,充分考虑点云误差和船形状的特殊性,提出适用于船舶形态的优化... [目的]实时且精确地获取靠泊姿态信息对于有效应对突发事件和保障码头安全运营至关重要,然而现有方法存在实时性和精确性不能兼得等问题。[方法]基于激光雷达点云实时数据,充分考虑点云误差和船形状的特殊性,提出适用于船舶形态的优化随机抽样一致算法(OH-RANSAC)。该方法对点云体素滤波下采样和统计滤波去噪,以提升识别速度和精度;并在RANSAC算法的基础上,加入点的曲率,构建新的能量函数,实现对复杂船体表面的最优拟合平面选择;同时,通过船身平面的自适应法向量实现船舶姿态的精确识别,进一步在数值模拟试验和实验室水池试验中进行了验证,[结果]结果表明OH-RANSAC算法在模拟和水池试验中的均方根误差和平均绝对误差均小于传统RANSAC算法,均方根误差和平均绝对误差有了显著提升。[结论]该方法充分考虑船体的形状特征,并引入了可调节的参数以适应不同船型的需求,可为精确、实时识别船舶姿态提供新方法,为船舶安全靠泊提供新手段。 展开更多
关键词 激光雷达 点云数据 船舶姿态 优化随机抽样一致性
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基于多源数据采集及分析的限制性二级航道实船试验研究 被引量:1
16
作者 尚世鹏 胡伟杰 +2 位作者 方诚 任鸿翔 韦德鉴 《中国航海》 北大核心 2025年第S1期237-245,共9页
针对内河限制性二级航道尺度优化需求,采用实船试验与多源数据采集及分析方法,开展航道适应性评估。以浙江省长湖申线某典型航段为研究对象,选取多种典型工况,包括直线段单船自航、直线段两船交会以及弯曲段两船交会,重点关注弯道及直... 针对内河限制性二级航道尺度优化需求,采用实船试验与多源数据采集及分析方法,开展航道适应性评估。以浙江省长湖申线某典型航段为研究对象,选取多种典型工况,包括直线段单船自航、直线段两船交会以及弯曲段两船交会,重点关注弯道及直线航段两船交会时的水流和船舶姿态。设计了多维数据采集模块,开发了实时监测平台,高效采集并存储航行参数与环境数据。数据经高斯滤波分析显示,单船航行时航速最高,最大流体阻力达25.4 kN;直线段交会时,受兴波叠加影响,波高范围增加至19.5~35.1cm;弯曲段交会时,航道曲率与水流导致船速下降,最大阻力达22.4 kN,两船交会时,及时沟通显著影响安全性;“非协调交会”最小间距为0 m,发生轻微碰擦,航行风险高;“协调交会”最小间距达5 m,安全性显著提升。为此,建议适当拓宽弯曲段航道底宽以提升通航安全性。为内河航道优化提供了科学数据与实践依据,也为未来航道规划及船舶安全航行改进奠定了基础。 展开更多
关键词 实船试验 高斯滤波 内河航道 船舶安全航行 数据采集
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基于激光惯性的河蟹养殖船定位方法设计
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作者 秦云 章学军 王东亮 《渔业现代化》 北大核心 2025年第4期121-131,共11页
光伏河蟹养殖池塘环境中,受到太阳能电池板遮挡,致使无人作业船卫星定位系统的精度过低。提出一种基于激光惯性的无人作业船定位方法。首先,对雷达点云数据进行预处理,滤除扰动,降低规模,有效提升了数据的准确性;其次,改进Hector-Slam... 光伏河蟹养殖池塘环境中,受到太阳能电池板遮挡,致使无人作业船卫星定位系统的精度过低。提出一种基于激光惯性的无人作业船定位方法。首先,对雷达点云数据进行预处理,滤除扰动,降低规模,有效提升了数据的准确性;其次,改进Hector-Slam的定位流程,采用非线性拟合确定障碍物中心,再利用高斯虚化对障碍物中心进行虚化处理,实现地图连续化。同时,采用梯度下降法进行地图匹配,定位结果的抖动明显改善,精度明显提升;最后,采用卡尔曼滤波器对雷达位姿与IMU位姿进行融合,得到更加精确的位姿信息。经样机试验,采用激光惯性融合定位方法得到的定位偏差均值,相比Hector算法定位缩小了46%。研究结果表明,该激光惯性融合定位方法,能代替卫星定位,满足实际生产需求。 展开更多
关键词 无人作业船 导航定位 2D激光SLAM 数据融合 卡尔曼滤波 河蟹养殖
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AI+与多源异构数据驱动的航运数字化建设研究——以“船视宝”系统为例 被引量:1
18
作者 屠恩美 韩懿 +3 位作者 王敏 尚赞娣 叶劲松 刘晗 《交通与港航》 2025年第1期26-30,共5页
航运业属于传统行业,随着全球贸易增长推动海运货运量攀升,以及地缘政治、地区冲突、气候变化等因素影响,航运相关企业面临着产业转型升级、低碳减排、精细管理等新挑战。大数据与人工智能技术的发展为航运业带来了新的机遇,以中远海运... 航运业属于传统行业,随着全球贸易增长推动海运货运量攀升,以及地缘政治、地区冲突、气候变化等因素影响,航运相关企业面临着产业转型升级、低碳减排、精细管理等新挑战。大数据与人工智能技术的发展为航运业带来了新的机遇,以中远海运科技的“船视宝”为案例,研究AI+与多源异构数据驱动的航运数字化系统建设技术,深入剖析了“船视宝”系统架构设计、技术体系和应用范围,同时通过对典型赋能案例的进一步研究来说明数字化系统如何赋能航运业发展,并有效解决传统业务场景中的新挑战。 展开更多
关键词 人工智能+(AI+) 多源异构数据融合 航运数字化 “船视宝”系统 航运大数据分析
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基于MASTGCN的AIS信息船舶SO_(2)排放预测模型
19
作者 姚丹阳 岳明齐 +2 位作者 张珣 武芳 程诗茗 《交通信息与安全》 北大核心 2025年第2期65-73,共9页
船舶排放的二氧化硫(SO_(2))是导致大气污染和海洋酸化的主要因素之一,其时空分异性显著且不均,当前船舶污染物预测模型在时空依赖性建模方面存在局限性,难以有效捕捉船舶SO_(2)排放中的复杂时空关联特征。针对该问题,基于船舶自动识别... 船舶排放的二氧化硫(SO_(2))是导致大气污染和海洋酸化的主要因素之一,其时空分异性显著且不均,当前船舶污染物预测模型在时空依赖性建模方面存在局限性,难以有效捕捉船舶SO_(2)排放中的复杂时空关联特征。针对该问题,基于船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据及中国船舶基础信息数据,采用动力学方法结合排放因子量化船舶航行过程中的SO_(2)排放量,为后续预测提供了数据支持。在预测模型构建方面,研究了融合多头自注意力机制的时空图卷积网络(multi-head attention spatial-temporal graph convolutional network,MASTGCN)预测模型。该模型以时空图卷积网络(spatial-temporal graph convolutional network,STGCN)为基础架构,在空间和时间维度中引入多头自注意力机制,通过动态权重分配强化对不同区域间空间关联性以及不同时段间时间关联性的建模能力,实现对船舶SO_(2)排放的时空预测。实验结果表明,在注意力头数为5时,模型的平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方误差(mean squared error,MSE)、均方根误差(root mean squared error,RMSE)以及浮点运算数(floating point operations,FLOPs)分别为0.057 5、0.120 6、0.347 3、3 030 M,模型准确度和计算复杂度的综合性能优于其他头数配置及STGCN模型。相较于STGCN模型,MAE、MSE、RMSE和FLOPs指标分别提高了27.6%、6.0%和1.3%。研究结果表明,多头注意力机制可以通过动态权重分配有效捕获船舶SO_(2)排放的空间特征,5个注意力头的MASTGCN模型在预测精度上表现优秀,同时在计算复杂度方面保持相对合理。 展开更多
关键词 绿色航运 AIS数据 船舶SO_(2)排放预测 时空图卷积模型 多头注意力机制
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结合改进YOLOv5s和动态数据增强的海面舰船检测
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作者 马淦 谷雨 彭冬亮 《计算机工程》 北大核心 2025年第9期294-305,共12页
海面成像过程易受天气、光照、水雾等因素的影响,针对海面舰船检测过程中的小目标模糊、目标尺度差异大、类别不均衡等问题,设计一种动态“复制-粘贴”的数据增强方式,将其嵌入到YOLOv5框架,提出了一种改进YOLOv5s的海面目标检测算法。... 海面成像过程易受天气、光照、水雾等因素的影响,针对海面舰船检测过程中的小目标模糊、目标尺度差异大、类别不均衡等问题,设计一种动态“复制-粘贴”的数据增强方式,将其嵌入到YOLOv5框架,提出了一种改进YOLOv5s的海面目标检测算法。在主干网络中,设计浅层局部感知模块,混合空洞卷积、深度可分离卷积与残差连接支路以并联的方式提升模块感受野,加强提取局部细节信息的能力;在颈部网络中,设计了注意力融合模块,利用空间注意力机制与通道注意力机制,聚合浅层空间信息与深层语义信息,提高网络特征表达能力;在检测输出中,通过对其相邻的浅层检测头特征进行下采样与融合,设计了层级融合解耦头,提升了目标分类与定位精度。动态“复制-粘贴”数据增强策略从训练集图像中裁剪目标,存入目标样本库,在每个训练轮次中,根据目标分布的概率,从样本库中随机选取目标,进行一定比例的几何与光度变换后,随机粘贴至训练图像中,从而提升前景目标密度。在SMD-Plus数据集上的实验结果表明,所提算法的mAP@0.5、mAP@0.5∶0.95与YOLOv5s模型相比分别提升了6.7和5.2百分点。在WSODD数据集上开展迁移实验,所提算法的mAP@0.5、mAP@0.5∶0.95与YOLOv5s模型相比分别提升3.7和3.3百分点。改进后的算法与提出的动态数据增强方法能有效缓解类别与尺寸不均衡问题,提高小目标检测精度,适用于海面场景下的舰船检测任务。 展开更多
关键词 舰船检测 数据增强 多尺度特征 小目标检测 注意力机制
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