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鉴于恶劣海况将引起船舶失速、剧烈横摇甚至倾覆,为避开恶劣海况区域,提出一种考虑复杂气象变化的智能船舶动态航线规划方法。通过改进A*算法的启发式函数,将风、浪对船舶失速的影响加入路径代价值的估算中,进而规划出一条避开恶劣海况的动态航线。跨北大西洋的航线规划仿真结果表明:本文提出的动态航线规划方法可以将船舶的跨洋航行时间缩短18.17%,并且能有效地避开风浪较大的危险海域。运用该动态航线规划方法能缩短船舶航行时间,节约航行成本,提高航运企业的经济效益。 相似文献
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为弥补现有船舶电子海图导航系统不能进行航线自动规划的不足,通过整理《中国航路指南》中的转向点,建立转向点关系库,进而形成中国沿海主要港口间的航线网络.利用静态路网中求解最短路径的A*算法,引入恒向线航法计算公式作为A*算法的启发式函数,设计并实现中国沿海主要港口推荐航线算法.实验结果表明,A*算法能够有效、便捷地规划出船舶航行的安全航线.该算法可应用于电子海图显示与信息系统(Electronic Chart DisplayInformation System,ECDIS)等,可为我国沿海航行的船舶自动推荐《中国航路指南》中的航线,给船舶航行提供参考,对科学航海、船舶安全航行和船员减压等具有实践意义. 相似文献
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为提升智能船舶航线自动设计方案的合理性,考虑船舶通航环境因素的影响,提出一种考虑水深、潮高、风、浪、流的智能船舶航线规划算法。基于Delaunay三角剖分算法,提出一种环境建模方法,利用船舶航行安全水深理论在环境模型中搜索禁航区。利用切线图法建立可航网络。基于船舶力学原理对船舶干扰力进行建模,提出一种在环境干扰力影响下的可航网络权值修正方法。将提出的智能船舶航线规划算法用于对浙江舟山衢山岛北部水域的实例分析。仿真结果表明,该算法能够为不同环境下的不同尺度船舶规划出合适的航线,也能够为相同船舶给出适应不同环境的规划结果,从而证明该算法的有效性。 相似文献
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为提高船舶偏航距离的求解精度,设计一种迭代求解的方法,并与基于墨卡托投影的欧氏距离算法(算法1)和基于墨卡托投影的直接求解算法(算法2)进行比较,发现上述两种算法都存在误差。为此,提出一种基于正轴等距方位投影的直接求解算法(算法3)。验证结果表明:船舶在高纬度区域航行时,算法3比算法1和2对偏航距离的求解精度更高、速度更快。算法可应用于船舶运动控制、进出港操纵、航道规划和航线设计。 相似文献
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为充分发挥上海内河航道的集疏运作用,实现"1环10射"的内河干线航道网络建设,以上海内河5大航线为主要研究范围,构建上海内河集装箱运输网络.该网络通过确定各主要节点城市,以拉格朗日插值法等对各节点城市的集装箱生成量进行公水分流计算,分高速增长、中速增长和缓慢增长3种情况对上海内河集装箱运输量进行预测.预测结果表明,上海内河集装箱运输量具有一定规模,发展内河集装箱运输具有重要的战略意义. 相似文献
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为对黄浦江各弯曲航道的航行危险度进行评价,依据各弯曲航道航行环境的特点,运用结合专家调查法的层次分析法建立黄浦江各弯曲航道航行危险度评价指标体系,并获取各指标权重.通过各指标评价标准设定隶属度函数,运用多级模糊综合评价法对黄浦江各弯曲航道进行航行危险度评价.专家验证表明该危险度评价结果正确.该方法在船舶驾引人员制定内河弯曲航道船舶操纵预案或航道管理部门预报弯曲航道危险度等级等方面具有实用性. 相似文献
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为节省搜救船舶的搜寻时间、提高搜救效率、减轻船员负担、提高搜救能力,提出搜救航线自动设计算法.该算法引入空间数据索引结构实现航行信息的快速检索,提出基于航行信息空间连通矩阵的改进蚁群算法快速计算最佳航线,最后根据搜救形势自动优化搜救船舶航线.实验结果表明,该算法在计算效率上比传统方法有很大改善,而且能够成功应用于各种复杂航行环境中搜救船舶的航线动态设计. 相似文献
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为解决内河航道中具有不同运动模式的船舶轨迹识别问题,提出一种基于宽度学习系统(broad learning system, BLS)的船舶轨迹分类算法。对通航区域进行划分并制定轨迹筛选规则以构建标签矩阵。利用分段三次Hermite插值法分别从轨迹点记录时间上等时距和轨迹点空间分布上等间距两个角度,从原轨迹数据中进行特征点坐标的提取以构建轨迹特征矩阵。将标签矩阵和轨迹特征矩阵代入BLS以实现分类算法的训练与测试。以京杭运河淮安段交叉航道AIS数据为实例,进行轨迹分类实验。结果表明,基于BLS的船舶轨迹分类算法在分类精度和训练耗时上均优于基于反向传播神经网络和支持向量机的轨迹分类算法。 相似文献
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为提高船舶进出交通流密集区域的安全性、解决数据挖掘不充分的问题,基于AIS数据,将多种算法相结合,提出一种多元化的船舶交通流框架提取方法。利用Douglas-Peucker压缩算法和航迹交会算法分别提取交通流中的船舶转向点和航迹交会点。利用密度聚类算法对包括船位点在内的3种特征点进行数据挖掘,提取出更有代表性的特征点。将3种特征点进行加权融合,得到新的多元特征点,以点的大小表示其重要程度,最终生成某水域的船舶交通流框架。实验结果表明,通过以上方法能够获得老铁山水道附近水域船舶交通流框架。该框架融合了多种航迹特征点,能够显示附近水域的重要航迹分布,充分体现船舶交通流的总体态势和密集区域;该框架从统计学角度凝结了该水域船舶行驶的习惯航线,这些航线具有较好的适航度,既可用于航路规划,还能为海事部门选取推荐航道提供参考。 相似文献
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基于改进蚁群算法的船舶多约束最优航线设计 总被引：1，自引：0，他引：1
为提高船舶航线经济性,基于电子海图显示与信息系统(electronic chart display and information system,ECDIS),分析影响航线设计的各种因素,建立航线设计网络模型。将改进蚁群算法的基本原理应用于船舶航行路径搜索中,提出一种多约束条件下航行综合成本最低的最优航线生成算法。仿真试验证明,该算法是可行的,且具有动态寻优的特点,将其应用于多约束条件下的最优航线设计是合理的。 相似文献
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为解决船舶穿过岛礁区时危险度大、航行难、航路规划复杂等问题,提出应用实数路径点编码配合采取精英保留策略的遗传算法。考虑船舶的转向困难性、航程、人为指定经过路径点以及船舶安全性,建立适应度函数评价模型。在电子海图平台上提取障碍物特征多边形顶点坐标,规划出最佳航路。该算法能解决多约束条件下的多目标优化问题。对舟山岛礁区进行实例验证。结果表明,改进后的遗传算法能够解决岛礁区的复杂航路规划问题,且实现简单,收敛速度较快,也不易陷入局部极小值。随着自动控制技术的不断发展,可为船舶在岛礁区的自主航行提供理论支持。 相似文献
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基于Memetic混合算法的桥区复杂水域船舶航路规划 总被引：1，自引：0，他引：1
针对复杂水域航路规划问题,通过分析长江武汉段桥区复杂水域通航条件,建立桥区复杂水域通航环境模型和航路规划数学模型。结合遗传算法的全局搜索能力和模拟退火算法的局部搜索能力,设计以这2种算法为策略的Memetic混合算法对给定模型进行求解。结果表明,Memetic混合算法在搜索精度和收敛速度上都更加出色,能实现在给定环境下的航路规划。采用控制相邻线段倾斜角差的方法对规划结果进行优化,使航路规划结果更具有实际意义。 相似文献
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为实现水面无人艇(unmanned surface vessel, USV)在未知环境下的自主避障航行,提出一种基于深度Q网络的USV避障路径规划算法。该算法将深度学习应用到Q学习算法中,利用深度神经网络估计Q函数,有效解决传统Q学习算法在复杂水域环境的路径规划中容易产生维数灾难的问题。通过训练模型可有效地建立感知(输入)与决策(输出)之间的映射关系。依据此映射关系,USV在每个决策周期选择Q值最大的动作执行,从而能够成功避开障碍物并规划出最优路线。仿真结果表明,在迭代训练8 000次时,平均损失函数能够较好地收敛,这证明USV有效学习到了如何避开障碍物并规划出最优路线。该方法是一种不依赖模型的端到端路径规划算法。 相似文献
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为提高船舶风压差的预测精度,使船舶能够更快稳定在计划航线上以保障航行安全,提出一种基于主成分分析(principal component analysis, PCA)法和自适应粒子群优化(self-adaptive particle swarm optimization, SAPSO)算法的船舶风压差神经网络预测模型。该方法采用PCA法对航行数据进行预处理,然后将数据输入由SAPSO算法优化的BP神经网络中,改变以往通过复杂的数学建模计算风压差的方法,提高预测的时效性和准确性。利用实船数据对模型进行船舶风压差的实时预测仿真,结果验证了该预测模型具有较高的可靠性。 相似文献
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针对海上风浪环境对船舶航行的干扰，利用遗传神经网络优化算法设计船舶航向控制器。利用分布式遗传算法（distributed genetic algorithm,DGA）并结合模拟退火算法对常规遗传算法(genetic algorithm,GA)进行改进。利用改进的GA对径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络进行优化。利用优化的RBF神经网络对系统不确定项进行逼近，并对控制输入进行补偿实现抗饱和控制。利用三阶干扰观测器对外部扰动实时跟踪并反馈到滑模控制器(sliding mode controller,SMC)设计中。借助SMC设计并结合李雅普诺夫稳定性理论推算出船舶运动控制律，实现船舶运动优化控制。通过实验验证了本文设计的控制器性能较现有的模糊PID控制器和神经网络SMC优越，系统达到稳定的时间短，平均超调量小。 相似文献