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基于改进卡尔曼滤波的控制河段船舶航迹预测

计算机应用 2012年第11期32卷 3247-3250页

作者：赵帅兵唐诚梁山王德军重庆大学自动化学院重庆400044 长江泸州航道局四川泸州646000

由于船舶自动识别系统(AIS)设备存在信息缺失现象,导致基于AIS的智能辅助指挥系统无法准确判断船舶位置,难以准确揭示通行信号。同时,控制河段具有航道狭窄弯曲等特征,传统卡尔曼滤波算法无法准确预测运动船舶的航迹。针对以上问题,对... 详细信息

由于船舶自动识别系统(AIS)设备存在信息缺失现象,导致基于AIS的智能辅助指挥系统无法准确判断船舶位置,难以准确揭示通行信号。同时,控制河段具有航道狭窄弯曲等特征,传统卡尔曼滤波算法无法准确预测运动船舶的航迹。针对以上问题,对卡尔曼滤波算法中的系统噪声进行实时估计,以提高船舶航迹的预测精度,并对传统卡尔曼滤波和改进卡尔曼滤波的跟踪效果进行了仿真分析。结果表明,所提算法可有效解决AIS设备信息缺失问题,准确预测船舶位置,保证控制河段智能辅助指挥系统信号揭示的准确性和可靠性。

关键词：自动识别系统智能辅助指挥控制河段卡尔曼滤波航迹预测

基于自动识别系统的长江控制河段船舶视觉伺服跟踪方法

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计算机应用 2011年第12期31卷 3414-3417,3421页

作者：靳智梁山曹芳平重庆大学自动化学院重庆400030 长江重庆航道局重庆401147

针对狭窄弯曲的控制河段目标船舶跟踪监视难度大,直接采用现有海事视频跟踪监视方法存在跟踪滞后、对准误差,乃至目标丢失的问题,提出了采用船舶自动识别系统(AIS)与多个云台摄像机联动的方式对控制河段船舶进行主动跟踪监视。云台摄像... 详细信息

针对狭窄弯曲的控制河段目标船舶跟踪监视难度大,直接采用现有海事视频跟踪监视方法存在跟踪滞后、对准误差,乃至目标丢失的问题,提出了采用船舶自动识别系统(AIS)与多个云台摄像机联动的方式对控制河段船舶进行主动跟踪监视。云台摄像机根据目标船舶的经纬度进行初始对准;同时结合船舶航速、航向进行动态预测跟踪以平滑图像并消除跟踪滞后;进一步运用目标船舶图像识别进行误差校正,以保证目标船舶始终处于最佳监视区域。仿真结果表明,该算法可对目标船舶进行连续、动态跟踪,实时性好,准确性高。

关键词：船舶自动识别系统云台摄像机控制河段预测跟踪视觉伺服

基于排队理论的单线控制河段航道通过能力研究

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水运工程 2020年第1期 97-102页

作者：李文杰龙浩戴佳伶杨胜发杨威张先炳重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 重庆交通大学生态航道重庆市重点实验室重庆400074

长江上游尚存诸多的单线控制河段,区域内船舶排队现象严重。为探索控制段航道通过能力,结合控制段信号台的调度规则,将排队理论引入船舶排队的研究过程,建立拥有一个优先级的M M 1排队服务模型,并以王家滩控制河段为例,评估其通过能力... 详细信息

长江上游尚存诸多的单线控制河段,区域内船舶排队现象严重。为探索控制段航道通过能力,结合控制段信号台的调度规则,将排队理论引入船舶排队的研究过程,建立拥有一个优先级的M M 1排队服务模型,并以王家滩控制河段为例,评估其通过能力。结果表明,模型求解得到目前王家滩河段在控制调度期上行船舶平均等待时间达32.5 min,下行10.2 min;综合船舶与交通流数据,得出当前控制段航道通过能力为1.91亿~4.45亿t,约为标准航道设计通过能力的67.5%。此方法可为类似工程提供参考。

关键词：排队理论控制河段通过能力王家滩

数据同步复制技术在控制河段通行指挥系统中的应用

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水运工程 2014年第11期 24-27页

作者：赖珍宝钟丽李永辉梁山长江泸州航道局四川泸州646000 重庆大学自动化学院重庆400044

针对控制河段船舶通行指挥系统中多信号台数据与服务器需要实时同步的问题,提出利用SQL Server事务复制技术实现多信号台的数据库与服务器数据库上数据的实时同步,并基于SQL Server数据库提供的Sql Dependecy类通过C#编程对整个同步过... 详细信息

针对控制河段船舶通行指挥系统中多信号台数据与服务器需要实时同步的问题,提出利用SQL Server事务复制技术实现多信号台的数据库与服务器数据库上数据的实时同步,并基于SQL Server数据库提供的Sql Dependecy类通过C#编程对整个同步过程进行监视,实现主控端服务器能够知道何时接收到新的船舶AIS信息。

关键词：控制河段 SQL数据同步事务复制同步监视

基于AIS的控制河段智能通行指挥系统的设计及实现

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水运工程 2014年第11期 39-43页

作者：李良雄长江航道工程建设指挥部湖北武汉430010

长江上游控制河段普遍具有水面狭窄、水流湍急等特点,严重影响通航安全,需要通过信号台指挥船舶安全、有序地通行。依靠人工瞭望和VHF(甚高频)通话的方式获知船舶状态,进行信号揭示和指挥的方法已无法满足高密度通行指挥的需要。以控制... 详细信息

长江上游控制河段普遍具有水面狭窄、水流湍急等特点,严重影响通航安全,需要通过信号台指挥船舶安全、有序地通行。依靠人工瞭望和VHF(甚高频)通话的方式获知船舶状态,进行信号揭示和指挥的方法已无法满足高密度通行指挥的需要。以控制河段智能通行指挥系统建设为依托,围绕系统采用的关键技术、功能设计和实现进行分析,说明该系统有效地克服了传统被动指挥中的不足,为提升航道服务质量打下了坚实的技术基础。

关键词：控制河段 AIS 专家系统

基于AIS的控制河段船舶视觉跟踪控制系统研究

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基于AIS的控制河段船舶视觉跟踪控制系统研究

作者：靳智重庆大学

学位级别：硕士

随着内河航运业的快速发展，船舶数量不断攀升，内河通航压力逐渐增加。由于内河存在较多弯曲、狭窄的控制河段，加之部分船舶违章航行，极易造成航道拥堵与交通事故。控制河段的船舶通航指挥监控主要依靠瞭望与VHF通话，既缺乏通航船... 详细信息

随着内河航运业的快速发展，船舶数量不断攀升，内河通航压力逐渐增加。由于内河存在较多弯曲、狭窄的控制河段，加之部分船舶违章航行，极易造成航道拥堵与交通事故。控制河段的船舶通航指挥监控主要依靠瞭望与VHF通话，既缺乏通航船舶的状态和图像信息，又耗费人力、物力且效率低下。按照“数字航道”的建设要求，在控制河段信号台智能辅助指挥系统的建设中，丰富的船舶图像信息有助于制定通航决策，提高通航效率，减少事故并加强执法力度。为此，展开了融合船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）与闭路电视（Closed Circuit Television，CCTV）技术的船舶智能跟踪监视系统研究。论文提出了基于AIS的船舶视觉跟踪控制系统，着力解决控制河段目标船舶的视觉跟踪难点，并实现船舶视觉跟踪系统的智能化。系统自动完成船舶航行状态信息的采集与解析，并建立本地视觉监控坐标系。在目标船舶跟踪过程中，首先完成目标船舶的初始对准，并根据船舶的航行状态参数进行动态预测跟踪。为了提高跟踪精度，辅以图像识别的方法校正船舶的位置误差和预测误差。与此同时，根据设定的目标图像放大倍数和物距的变化自动调节焦距。论文的主要研究内容如下：（1）分析了内河航道船舶视觉跟踪技术发展现状，设计出了AIS与数字云台摄像机联动的目标船舶跟踪控制平台，完成了设备选型。（2）在本地视觉坐标系的基础上，提出了视觉跟踪控制算法。在静态对准跟踪的同时，按相等的时间间隔预测跟踪角度以平滑图像和消除跟踪滞后，并着力解决误差问题，通过仿真验证了算法的有效性。（3）根据视觉跟踪监控系统的多任务具有较高实时性要求，构建了基于多线程的软件框架，设计了各线程的具体工作流程。深入地进行AIS信息采集与解码研究，同时完成了基于网络视频服务器的实时视频采集。

关键词：船舶自动识别系统视觉跟踪控制河段预测数字云台

嘉陵江临江门豆腐石至草街控制河段信号台设置优化研究

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嘉陵江临江门豆腐石至草街控制河段信号台设置优化研究

作者：黄兵重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国内河航道建设的持续加快,内河船舶大型化趋势明显,船舶运行密度也成几何倍增长,船舶运力大大增加。但目前我国许多地方的控制河道管理模式仍然落后,没有完全实现信息化、智能化管理,基础设施落后,航道等级偏低,航道信息管理方... 详细信息

随着我国内河航道建设的持续加快,内河船舶大型化趋势明显,船舶运行密度也成几何倍增长,船舶运力大大增加。但目前我国许多地方的控制河道管理模式仍然落后,没有完全实现信息化、智能化管理,基础设施落后,航道等级偏低,航道信息管理方式落后,航道管理力量薄弱,层次单一,综合效益低。对控制河段信号台设置进行优化可以有效的提高船舶通行率,降低信号负担,保障航道通行安全,具有巨大的经济与社会效益。本文以嘉陵江临江门豆腐石至草街控制河段信号台设置为研究对象,提出了具体的信号台优化方案,并初步探讨了基于AIS的信号台智能指挥系统的设计方法。为提高控制河段指挥的自动化、信息化和智能化,提高航道运行效率,减轻指挥人员负担,保障航道运输的安全与畅通提供技术支持。主要内容包括以下几个方面:(1)本文调研了嘉陵江临江门豆腐石至草街控制河段信号台设置现状,研究了其设置的原则和方法;(2)对航段的航道条件进行分析,在此基础上,综合航道、船舶、人员等因素提出了信号台设置和信号台指挥的具体优化方案;(3)提出了基于AIS的信号台智能指挥系统的设计。本文以“保障安全、设置最优、规范有序”为目标,在确保嘉陵江临江门豆腐石至草街河段船舶正常有序通行的前提下,通过对控制河段的航道、水文、气象等特征的分析,结合目前通过各信号台船舶流量,为重庆市嘉陵江航道管理处控制河段信号台设置优化提供了技术支撑。

关键词：控制河段信号台设置优化智能指挥系统

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长江干线控制河段船舶通航控制系统研究

长江干线控制河段船舶通航控制系统研究

作者：张建大连海事大学

学位级别：硕士

长江干线控制河段水面狭窄、水流湍急这些特点对船舶通航安全造成了严重影响,为了保证长江干线控制河段船舶通航安全就需要进一步升级现行通航控制指挥系统,当前依靠人工瞭望和VHF通话方式来获知船舶动态并进行指挥决策的方式已经难以... 详细信息

长江干线控制河段水面狭窄、水流湍急这些特点对船舶通航安全造成了严重影响,为了保证长江干线控制河段船舶通航安全就需要进一步升级现行通航控制指挥系统,当前依靠人工瞭望和VHF通话方式来获知船舶动态并进行指挥决策的方式已经难以适应高密度通行指挥的要求,为此就必须要构建出新型通航指挥控制系统。本文研究的主要目的就是要构建起符合长江干线控制河段实际情形的通航指挥控制系统,解决信息把握不及时、缺乏足够数据和信息做支撑等问题。具体研究工作成果有:(1)本文首先根据长江干线控制河段航运现状进行了通航指挥控制系统的需求分析,在此基础上提出了通航指挥控制系统的架构,并对信息采集子系统、指挥控制决策子系统和控制信号揭示子系统进行了详细设计;(2)对于信息采集子系统,基于AIS与小型雷达的船舶动态数据、集控VHF及CCTV船舶动态数据的特征,进行了数据采集方法的详细对比实验,选择了合理有效的信息采集方法:对于指挥控制决策系统,详细设计了船舶放行方向指挥决策、船舶放行对象选择、船舶吊滩应急处置与违章处理等模块;对于控制信号揭示系统,详细设计了包含了高频语音信号揭示、信号旗信号揭示及电子航道图信号揭示等模块;(3)根据信息采集子系统、指挥控制决策子系统和控制信号揭示子系统的详细设计,完成了信息实时采集、自动/人工指挥自动切换、广播等功能模块的开发。本文从信息采集、指挥控制、控制信号揭示三个子系统的研究为出发点完成了面向长江干线控制河段新型指挥控制系统的构建,解决了以往只注重指挥控制的片面性。本文成果已在重庆航道局巴南航道处管辖的巴南鱼洞段虾子梁控制河段示范应用,取得了良好的效果,有助于保证长江干线控制河段船舶通行安全,有助于提升通行效率和运输能力。

关键词：控制河段船舶通航船舶动态数据船舶信息采集控制信号揭示

基于遗传算法的控制河段船舶通行调度设计与实现

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基于遗传算法的控制河段船舶通行调度设计与实现

作者：翁艺丰重庆大学

学位级别：硕士

长江上游控制河段狭长曲折,往来船舶被要求必须在通行指挥下按序单向通行。如何在确保船舶通行安全的前提下,统筹规划好航道资源,提高航道利用率,是控制河段船舶通行指挥面临的一个重要问题。现有通行指挥方式针对来船以“先到先服务”... 详细信息

长江上游控制河段狭长曲折,往来船舶被要求必须在通行指挥下按序单向通行。如何在确保船舶通行安全的前提下,统筹规划好航道资源,提高航道利用率,是控制河段船舶通行指挥面临的一个重要问题。现有通行指挥方式针对来船以“先到先服务”的规则指挥,忽视了船舶在抵达控制河段前调度的可能,对待通行船舶缺乏全局上的统筹和事前诱导。现有的通行指挥仍在一定程度上仍旧“被动”,导致船舶在控制河段通航效率不高或是拥塞等情况。论文针对此问题,研究一种更为“主动”的调度策略,在整体上对船舶作出有效规划和诱导,提升现有指挥系统的决策能力。论文的主要主要研究内容如下:1对控制河段通航规则及调度过程进行分析,明确了效率、公平、安全三个层面的要求。将通航效率作为总目标,将公平性考量作为总目标的修正,将安全性考虑作为总目标的约束,提出控制河段船舶通行调度数学模型。2针对动态的船舶调度过程,设计了基于遗传算法的控制河段船舶滚动调度算法。将调度场景分为船舶跟随、船舶对遇两大情形,分别描述算法的具体实现,并利用仿真实验验证了算法的可靠性。3实现船舶通行调度辅助决策功能。对辅助决策的需求进行仔细分析,在原指挥系统基础上提出了系统的的总体框架。将辅助决策功能分为信号台数据管理,计算信息处理,调度信息管理,决策生成四个模块分别实现,进行了运行测试与功能验证。

关键词：船舶通行遗传算法控制河段主动调度辅助决策