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基于电子海图的无人艇集群区域覆盖路径规划

中国舰船研究 2024年第1期19卷 211-219页

作者：马鸣古楠董佳伟尹勇韩冰彭周华大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026 大连海事大学航海学院辽宁大连116026 上海船舶运输科学研究所船舶运输控制系统国家工程研究中心上海200135

[目的]针对无人艇(ASV)集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统(ECDIS)的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮... 详细信息

[目的]针对无人艇(ASV)集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统(ECDIS)的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮盘选择法的区域划分方法,解决基于初始位置的区域划分方法区域划分不规则的问题,实现在栅格地图中对无人艇集群覆盖子区域的合理划分。最后,构建一种基于模板法的区域覆盖路径规划方法,解决生成树覆盖方法路径转弯数量较多的问题。[结果]搭建基于ECDIS的无人艇集群人机交互仿真平台,验证所提基于轮盘法和模板法的区域覆盖路径规划方法对优化规划路径转弯数量的有效性。[结论]采用所提基ECDIS的无人艇集群区域覆盖路径规划方法,实现多无人艇对海上目标任务区域的覆盖路径规划。

关键词：无人艇集群区域覆盖路径规划生成树覆盖规划电子海图

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电子海图水深质量评估和应用研究进展

海洋测绘 2021年第6期41卷 13-17,22页

作者：王昭缪锦根梁佳董玉磊交通运输部北海航海保障中心天津海事测绘中心天津300222

水深质量评估是航海中一个很重要的关注方向,置信区作为表征电子海图水深质量的主要指标,已在各国海道测量官方机构中得到广泛应用,但在我国亟需加强研究。对S-67《电子海图(ENC)中深度信息准确性航海者指南》内容做了梳理,分析介绍了... 详细信息

水深质量评估是航海中一个很重要的关注方向,置信区作为表征电子海图水深质量的主要指标,已在各国海道测量官方机构中得到广泛应用,但在我国亟需加强研究。对S-67《电子海图(ENC)中深度信息准确性航海者指南》内容做了梳理,分析介绍了国际海道测量界在水深质量评估可视化、从数据源设置CATZOC、S-44与S-67 CATZOC的协调,以及智能船舶与水深质量的应用等4个方面研究进展,从海道测量和海图制图标准层面,对我国ZOC赋值方法作了分析。通过探讨,期冀对我国海道测量的服务水平起到推动作用。

关键词：电子海图置信区水深质量评估水深精度智能航海

基于FME软件的港口总体规划数据转换方法研究

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水运工程 2023年第4期 1-8页

作者：姚海元李徐王达川倪瑞鸿齐越交通运输部规划研究院北京100028 天津大学天津300072 大连理工大学辽宁大连116024

原交通部于2006年印发《港口总体规划编制内容及文本格式》,明确了规划图纸的相关要求。港口总体规划图集是直观表现港口规划内容的手段,为满足港口总体规划图件绘制在“多规合一”新阶段下的要求,解决图集绘制中遇到的港口水域基础数... 详细信息

原交通部于2006年印发《港口总体规划编制内容及文本格式》,明确了规划图纸的相关要求。港口总体规划图集是直观表现港口规划内容的手段,为满足港口总体规划图件绘制在“多规合一”新阶段下的要求,解决图集绘制中遇到的港口水域基础数据缺失、软件间数据转换等问题,提出基于FME软件的港口总体规划数据转换方法,利用FME将传统以AutoCAD为载体的港口规划数据准确无损地转换为GIS格式,以及将电子海图地理数据提取转化出来,使其弥补缺失的港口水域基础数据。经实际案例证明,基于FME的港口总体规划数据转换方法能满足港口总体规划图集绘制的新要求。

关键词： FME 港口总体规划数据转换电子海图

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基于海图数据的SRTM15+分析与评估

海洋测绘 2023年第2期43卷 74-77页

作者：赵健陈长林贾俊涛海军研究院天津300061 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101

为掌握SRTM15+海底地形网格模型在我国周边海域的精确程度,避免其在工程、科研等领域被盲目使用,对最新的SRTM15+V2.4进行了分析研究,解构提炼了其数据组成,分析归纳了其数据特点,并基于公开海图水深数据对其在我国周边海域的精度进行... 详细信息

为掌握SRTM15+海底地形网格模型在我国周边海域的精确程度,避免其在工程、科研等领域被盲目使用,对最新的SRTM15+V2.4进行了分析研究,解构提炼了其数据组成,分析归纳了其数据特点,并基于公开海图水深数据对其在我国周边海域的精度进行了评估,通过将SRTM网格点水深值内插,并与海图上的水深点进行统计学对比分析后,得出了在浅水区精度较高、深水区精度较低的初步结论。本文工作可为各领域应用SRTM15+海底地形网格模型提供参考,为我国自主海底地形网格模型构建提供借鉴。

关键词：海洋测绘水深测量海底地形电子海图航天飞机雷达地形测绘任务15+

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“雪龙”号科考综合管理系统的设计和应用

极地研究 2022年第1期34卷 121-129页

作者：夏寅月陈清满朱兵陈际雨中国极地研究中心上海200136 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300

“雪龙”号科考综合管理系统以国家极地战略需求为导向,按照科考破冰船的航行与科考作业要求,针对极地浮冰区调查作业问题进行设计和应用研究,切实提高我国极地科考保障能力水平。总结和分析极地科考任务特点,提出解决考察现场保障的核... 详细信息

“雪龙”号科考综合管理系统以国家极地战略需求为导向,按照科考破冰船的航行与科考作业要求,针对极地浮冰区调查作业问题进行设计和应用研究,切实提高我国极地科考保障能力水平。总结和分析极地科考任务特点,提出解决考察现场保障的核心需求,并在此基础上提出建立综合管理系统,最终实现极地科考破冰船科考任务系统监控和管理。

关键词：科考管理 “雪龙”号科考极区作业电子海图

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改进A^(*)算法的水面舰艇静态航路规划

计算机工程与应用 2022年第23期58卷 307-315页

作者：武善平黄炎焱陈天德南京理工大学自动化学院南京210094

针对复杂海洋环境下水面舰艇航路规划时出现的大地图寻路速度慢、航路安全性差、航路不平滑等难题,结合电子海图提出了一种改进A^(*)算法的航路规划方法。提出一种自适应的改进启发函数,在搜索节点时加入目标节点的方位信息,加快了A^(*... 详细信息

针对复杂海洋环境下水面舰艇航路规划时出现的大地图寻路速度慢、航路安全性差、航路不平滑等难题,结合电子海图提出了一种改进A^(*)算法的航路规划方法。提出一种自适应的改进启发函数,在搜索节点时加入目标节点的方位信息,加快了A^(*)算法搜索路径的速度;加入迫使航路远离障碍物的安全距离,解决了传统A^(*)算法沿障碍物边缘寻路导致航路安全性差的问题;对原始航路进行二次优化,在对原始路径提取转折点后,通过判断任意两个转折节点的直线可达性,将转折节点之间的实际距离转化为距离矩阵,使用Dijkstra算法优选出航路长度更短的关键转折点,最终使用二阶贝塞尔曲线对航路转折处进行平滑处理,以满足航路平滑且易跟随的要求。仿真实验表明,相对于传统A^(*)算法,改进算法规划的路径具有寻路速度更快、航路距离更短、航路安全性更高的特点。

关键词： A^(*)算法自适应启发函数 Dijkstra算法贝塞尔曲线电子海图

基于Faster R-CNN的电子海图和雷达图像的数据融合

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系统工程与电子技术 2020年第6期42卷 1267-1273页

作者：张大恒张英俊张闯大连海事大学航海学院辽宁大连116026 大连海洋大学航海与船舶工程学院辽宁大连116023

船载导航雷达和电子海图(electronic navigational chart,ENC)是船舶重要的导航仪器,雷达图像和ENC图像的融合能够给出更加丰富的航行和避碰信息。为此,提出了一种基于深度学习理论的提取雷达图像中鲁棒特征的数据融合算法,实现了ENC和... 详细信息

船载导航雷达和电子海图(electronic navigational chart,ENC)是船舶重要的导航仪器,雷达图像和ENC图像的融合能够给出更加丰富的航行和避碰信息。为此,提出了一种基于深度学习理论的提取雷达图像中鲁棒特征的数据融合算法,实现了ENC和雷达图像较高层次的数据融合。首先,利用深度学习算法对雷达图像进行目标检测,识别船舶雷达的特征目标。其次,对检测到的特征区域执行图像处理,并确定用于ENC和船舶雷达图像配准的参考点。最后,根据参考点进行仿射变换,实现融合算法。利用连续时间段的狭窄水域中的真实船舶雷达图像数据对融合算法进行验证,结果显示船舶雷达图像和ENC的海岸线边缘信息匹配良好且满足实时性要求。该算法与简单的像素级图像融合算法相比鲁棒性更强,实现了ENC与雷达图像的特征级融合。

关键词：深度学习船舶雷达图像电子海图数据融合

基于海图和改进粒子群优化算法的AUV全局路径规划

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机器人 2020年第1期42卷 120-128页

作者：张岳星王轶群李硕王晓辉中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

针对AUV(自主水下机器人)在复杂条件海域做全局路径规划时面临的环境信息缺少,环境建模困难和常规算法复杂、求解能力弱等问题,提出一种基于海图和改进粒子群优化算法的全局路径规划方法.首先利用电子海图的先验知识建立3维静态环境模型... 详细信息

针对AUV(自主水下机器人)在复杂条件海域做全局路径规划时面临的环境信息缺少,环境建模困难和常规算法复杂、求解能力弱等问题,提出一种基于海图和改进粒子群优化算法的全局路径规划方法.首先利用电子海图的先验知识建立3维静态环境模型,并构造路径航程、危险度和平滑函数;在粒子群优化算法中引入搜索因子和同性因子自适应地调整参数,并结合鱼群算法的"跳跃"过程提升算法的求解能力.同时建立安全违背度和选优规则以提高所规划路径的安全性.仿真实验结果表明,本文方法与传统粒子群算法和蚁群算法相比,规划出短航程、安全性高的全局路径的能力更强,可满足AUV在复杂海域航行时的全局路径规划需求.

关键词：自主水下机器人全局路径规划电子海图粒子群优化(PSO)算法

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电子海图的舰船远海航行中实时定位系统

舰船科学技术 2021年第10期43卷 151-153页

作者：孟庆勋夏长林河南科技职业大学信息工程学院

针对常规定位系统接收到的位置信号间产生干扰,导致实时定位结果误差较大,针对该问题,设计一种电子海图的舰船远海航行中实时定位系统。硬件部分设计舰船位置信号接收装置,构建实时数据转换电路结构。软件部分将相同信号强度划定为相同... 详细信息

针对常规定位系统接收到的位置信号间产生干扰,导致实时定位结果误差较大,针对该问题,设计一种电子海图的舰船远海航行中实时定位系统。硬件部分设计舰船位置信号接收装置,构建实时数据转换电路结构。软件部分将相同信号强度划定为相同区域范围后,构建电子海图定位算法,使用JAVA编程实现定位数值的实时共享,完成定位系统的设计。搭建测试结构后,调试测试架构性能,测试2种常规定位系统与设计的定位系统,测试结果表明:设计的定位系统最终的定位误差结果最小。

关键词：电子海图舰船远海航行实时定位信号接收装置