本文關鍵詞：基于AIS信息的船舶靠泊行為特征挖掘算法研究

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【摘要】：對海洋運輸船舶而言,其靠泊操縱的核心在于合理搭配航速、船位、船首向與碼頭軸線間的交角等三個關鍵要素,從而確保船舶最終安全、順利、高效地入泊。挖掘并發(fā)現(xiàn)三要素的內在規(guī)律及其相關性,是實現(xiàn)安全靠泊操縱的前提。在此之前,國內的引航員和船長們針對靠泊操縱開展了大量的研究。他們主要結合自身經驗,基于船舶靠泊碼頭的具體實例,圍繞船舶引航與操縱技術、船舶的操縱特點等進行定性分析。為集中、深入地研究船舶靠泊過程中上述三要素的普遍規(guī)律,本文擬從海量的船舶AIS數(shù)據(jù)中挖掘出靠泊船舶的數(shù)據(jù),并對其進行定量研究,繼而提煉出潛在的、可反映船舶靠泊行為特征的信息�；贏IS數(shù)據(jù),結合海上交通工程、數(shù)據(jù)庫及統(tǒng)計學理論等知識,運用數(shù)據(jù)挖掘方法與技術,重點針對船舶靠泊行為特征及其挖掘算法進行研究,主要工作如下:(1)利用船舶綜合信息服務系統(tǒng),對船舶AIS數(shù)據(jù)進行采集、解碼、存儲入庫等操作,并在AIS數(shù)據(jù)庫內進行有效的數(shù)據(jù)清理工作,為后續(xù)深入研究船舶靠泊行為特征奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎;(2)基于海上交通工程理論,重新定義廣義船舶靠泊行為;綜合廣義船舶靠泊行為和靠泊操縱三要素的概念,提出船舶靠泊行為特征,由此建立靠泊船OD航跡距離模型;(3)基于靠泊船OD航跡距離模型中各航跡點的離散分布的特征,在SQL Server分別設計了查詢特定區(qū)域AIS數(shù)據(jù)的算法、靠泊船OD航跡距離算法、對地航速與船首向變化率挖掘算法;并在OD航跡距離算法中嵌入航海學上的中分緯度算法,用于計算各相鄰航跡點之間的距離,并對其進行無量綱的標準化處理,以彰顯船舶靠泊行為特征的普適性;(4)選取靠泊廈門海滄和嵩嶼、天津北疆和東疆港區(qū),船長200米以上的集裝箱船舶作為研究對象。按照船長區(qū)間[200,250]、(250,300]、(300,350]、(350,400]將集裝箱船分別分為小型、中型、大型、超大型等四類,并重點針對中型、大型和超大型船舶的靠泊行為特征進行分析研究,得到船舶靠泊操縱過程中相關動態(tài)參數(shù)的建議區(qū)間。結果表明,船舶靠泊行為特征挖掘算法能有效地提煉出相關數(shù)據(jù),并能初步展示不同船舶在靠泊操縱過程中其行為特征的內在規(guī)律,以及它們相互之間的關聯(lián)性。這為下一步研究靠泊操縱過程中的其他各項動態(tài)參數(shù)奠定基礎;也為主管部門發(fā)現(xiàn)不同類型船舶的靠泊操縱習慣提供依據(jù);還為一線的引航員或船舶自引人員制訂適合于不同類型船舶的靠泊操縱動態(tài)參數(shù)搭配方案、優(yōu)化靠泊操縱提供了可能。
【關鍵詞】：AIS信息 船舶靠泊行為特征 靠泊操縱三要素 數(shù)據(jù)挖掘 SQL Server
【學位授予單位】：集美大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U675.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符號表10-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 選題的研究目的和意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 船舶AIS數(shù)據(jù)應用的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 保障船舶靠泊航行安全的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文主要研究內容及創(chuàng)新點14-15
• 1.3.1 主要研究內容15
• 1.3.2 創(chuàng)新點15
• 1.4 本章小結15-16
• 第2章 船舶綜合信息服務系統(tǒng)及相關基礎理論16-25
• 2.1 數(shù)據(jù)挖掘概述16-18
• 2.1.1 數(shù)據(jù)挖掘16
• 2.1.2 數(shù)據(jù)挖掘的流程16-17
• 2.1.3 常用數(shù)據(jù)挖掘方法概述17-18
• 2.2 船舶綜合信息服務系統(tǒng)18-24
• 2.2.1 系統(tǒng)介紹及功能展示18-20
• 2.2.2 AIS數(shù)據(jù)解碼20-22
• 2.2.3 AIS數(shù)據(jù)存儲22-23
• 2.2.4 AIS數(shù)據(jù)清理23-24
• 2.3 本章小結24-25
• 第3章 船舶靠泊行為特征挖掘算法設計25-39
• 3.1 船舶靠泊行為特征概述25-28
• 3.1.1 船舶靠泊行為25
• 3.1.2 船舶靠泊行為特征25-27
• 3.1.3 船舶靠泊行為特征挖掘的總體流程27-28
• 3.2 靠泊船OD航跡距離模型及關鍵問題分析28-29
• 3.2.1 靠泊船OD航跡距離模型28
• 3.2.2 關鍵問題分析28-29
• 3.3 查詢特定區(qū)域AIS數(shù)據(jù)的算法設計29-33
• 3.3.1 查詢凸多邊形區(qū)域AIS數(shù)據(jù)算法設計29-32
• 3.3.2 查詢規(guī)則閉合曲線區(qū)域AIS數(shù)據(jù)算法設計32-33
• 3.4 靠泊船OD航跡距離算法設計33-36
• 3.4.1 算法的主要思想33-34
• 3.4.2 算法步驟及說明34-36
• 3.4.3 算法特性分析36
• 3.5 對地航速、船首向變化率挖掘算法設計36-38
• 3.5.1 算法的主要思想36-37
• 3.5.2 主要算法步驟37-38
• 3.6 本章小結38-39
• 第4章 船舶靠泊行為特征挖掘算法實例研究39-56
• 4.1 引言39
• 4.2 集裝箱船的操縱性能概述39-40
• 4.3 集裝箱船靠泊行為特征研究40-54
• 4.3.1 研究范圍及對象的確定40-41
• 4.3.2 靠泊航速分布41-49
• 4.3.3 靠攏角度分布49-51
• 4.3.4 對地航速變化率分布51-53
• 4.3.5 船首向變化率分布53-54
• 4.4 結果應用54-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第5章 結論與展望56-58
• 5.1 結論56-57
• 5.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-63
• 在學期間科研成果情況63

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本文編號：835561