我國內(nèi)河水系眾多,可通航的水道縱橫交錯,內(nèi)河航運十分發(fā)達。然而,由于內(nèi)河航道復(fù)雜多變,有些區(qū)域甚至形成了稠密水網(wǎng),這給通航船舶的航行安全帶來了很大的麻煩,容易發(fā)生擱淺、撞橋等事故。近年來,內(nèi)河數(shù)字航道的建設(shè),通過航道感知和數(shù)字化手段,從數(shù)據(jù)層面上極大提升了船舶對航道環(huán)境的認知能力,電子海圖系統(tǒng)的逐步普及也從應(yīng)用層面上為船舶提供了有力的輔助航行手段。然而,目前的電子海圖系統(tǒng)更多起到了航行監(jiān)控的作用,仍然不具備自動航線規(guī)劃的能力,很難幫助船舶提前規(guī)劃回避風(fēng)險并提高航行效率。針對這一問題,本文基于內(nèi)河數(shù)字航道感知和采集的航道數(shù)據(jù)基礎(chǔ),結(jié)合船舶自身條件,利用人工智能的方法,研究了內(nèi)河水網(wǎng)的自動航線規(guī)劃技術(shù),并通過基于電子航道圖的助航應(yīng)用為船舶提供服務(wù),輔助船舶避免發(fā)生誤入錯誤航道以及發(fā)生撞橋等事故,并通過提供最優(yōu)航線提高航行效率,為船舶智能航行打下基礎(chǔ)。本文完成的主要研究工作包括:（1）針對眾橫交錯的航道特征,設(shè)計內(nèi)河水網(wǎng)的有向拓撲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并利用A^*算法,從添加航道約束、優(yōu)化代價函數(shù)和估價函數(shù)三個方面進行改進,提出適應(yīng)內(nèi)河航道通航條件和形態(tài)特征的航線規(guī)劃算法。（2）... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．?２內(nèi)河水網(wǎng)數(shù)據(jù)示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎｌａｎｄ?ｗａｔｅｒ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｄａｔａ??整個水網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖２．３所示

面向智能航行的內(nèi)河水網(wǎng)航線規(guī)劃技術(shù)研究??含橋梁數(shù)的加權(quán)結(jié)果，加權(quán)方法見公式（３）；?／／為該節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點的估計距離，計算方??法見公式（３）。然后，根據(jù)估價函數(shù)值對Ｏｐｅｎ進行由小到大排序。??（６）跳轉(zhuǎn)到第３步進行循環(huán)，直到目標(biāo)節(jié)點出現(xiàn)，找到最優(yōu)航線，如圖２．４?ｄ）所??示，或者直到Ｏｐｅｎ表為空，航線規(guī)劃失敗。??、＇、、▲必ａ洲??＇、—一、、＇．??？、＇ｂ?必翻１??陽南洲?ｆ上屯?陽南洲?上屯??？?１?？?Ｉ??／?／?／??南廿橋?ｙ?／??？?角圍?？?角圍??？烏沙洲頭?ｆ?ｐ沙洲頭?ｊ??ｊ?／?叫?／??通行Ｉ??／?ｗ?ｒ?ｗ??麵具樂部?、沙麵俱樂部??、ｋ??ａ）起點和終點映射?ｂ）可通航性判斷??乂—?！?一＇、）＿??上中?／?陽南洲?ｆ上屯??Ｈ＝ｈｉ，ｈｙ＾２／?／?／??ｍ?／／?？廣圍??，烏ｉｒ？概?ｆ?ｆ?｜?—烏沙洲頭?「??／ｆ?ｊ?ｙ最離線??＞＾酬臟?艇俱樂部??ｃ）估值函數(shù)設(shè)定?ｄ）航線規(guī)劃結(jié)果??圖２．?４航線規(guī)劃算法??Ｆｉｇ．?２．４?Ｒｏｕｔｅ?ｐｌａｎｎｉｎｇ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??－１４－??

測和評估，甚至是開展時間優(yōu)先的航??線規(guī)劃研宄，本章針對船舶航行時間的預(yù)測問題展開研宄，以長江下游航道為應(yīng)用場景，??基于船舶Ａ１Ｓ的分段統(tǒng)計數(shù)據(jù)和航道自然特征，提出了一種基于時空神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的航行時??間預(yù)測模型。??３．１航行時間預(yù)測的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)??３．１．１基于ＡＩＳ的船舶交通流數(shù)據(jù)??航行時間預(yù)測研究，以長江下游為應(yīng)用場景，其船舶交通流數(shù)據(jù)來源于船訊網(wǎng)提供??的２０１８至２０１９年間的ＡＩＳ歷史數(shù)據(jù)，航道數(shù)據(jù)來源于長江南京航道局提供的電子航道??圖。??ＡＩＳ數(shù)據(jù)包含的信息見圖３．１所示。??ＡＩＳ數(shù)據(jù)????Ｉ????船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)?船舶動態(tài)數(shù)據(jù)?船舶航次數(shù)據(jù)?航行安全信息??經(jīng)度、諱度、船首?船舶狀態(tài)、吃水、?航行瞀告、氣象報??向、航跡向、航速?目的地，ＥＴＡ等?告等??圖３．?１?ＡＩＳ數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?３．１?ＡＩＳ?ｄａｔａ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??其中，船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括船名、呼號、海上移動業(yè)務(wù)識別碼（ＭＭＳＩ）、國際??海事組織（ＩＭＯ）編號、船長、船寬、船舶類型等。船舶動態(tài)數(shù)據(jù)作為船舶航行狀態(tài)的??判斷依據(jù)，主要包括船位數(shù)據(jù)、對地航速／航向和船首向等信息。??可以看出，ＡＩＳ數(shù)據(jù)中并沒有關(guān)于航行時間的直接信息，因此，利用ＡＩＳ分析船舶??的航行時間時，需要通過ＡＩＳ數(shù)據(jù)中的海上移動業(yè)務(wù)識別碼（ＭＭＳＩ）、船舶經(jīng)煒度、??船舶速度以及ＡＩＳ數(shù)據(jù)的時間戳等進行處理和計算。??－２６－??

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本文編號：3041863