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基于Attenton-LSTM神经网络的船舶航行预测 被引量:12
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作者 徐国庆 马建文 +1 位作者 吴晨辉 张安西 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第23期177-180,共4页
航行预测是无人艇关键技术之一。航行问题复杂度较高,传统的预测算法无法满足当前需求。为此,提出一种基于注意力机制-长短期记忆(Attention-Long Short Term Memory,Attention-LSTM)的多维船舶航行预测算法,结合船舶自动识别系统(Autom... 航行预测是无人艇关键技术之一。航行问题复杂度较高,传统的预测算法无法满足当前需求。为此,提出一种基于注意力机制-长短期记忆(Attention-Long Short Term Memory,Attention-LSTM)的多维船舶航行预测算法,结合船舶自动识别系统(Automatic Identification Systerm,AIS),采用注意力机制突出对船舶航行起关键作用的输入特征,实现对船舶未来时刻经度、纬度、航向、航速的预测。以成山角海域真实数据为例,进行仿真对比实验,结果表明所提方法具有更好的精确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 航行预测 船舶自动识别系统 误差反向传播算法 注意力机制 长短期记忆
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基于个性化联邦学习的异构船舶航行油耗预测 被引量:1
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作者 韩沛秀 孙卓 +1 位作者 刘忠波 闫椿昕 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第1期182-196,共15页
船舶航行油耗的精准预测,对保护海洋环境、减少航运业运营成本起关键作用,但航运业船舶的数据私密性、及异构船舶的数据异质性,导致常规机器学习方法的预测效果有限。为此,提出一种基于类别型特征的梯度提升(CatBoost)联合个性化联邦学... 船舶航行油耗的精准预测,对保护海洋环境、减少航运业运营成本起关键作用,但航运业船舶的数据私密性、及异构船舶的数据异质性,导致常规机器学习方法的预测效果有限。为此,提出一种基于类别型特征的梯度提升(CatBoost)联合个性化联邦学习(PFL)预测方法。首先,对本地不同数据源的船舶信息数据及海况数据进行数据融合和清洗过滤,以提高输入数据质量;其次,对本地融合数据用CatBoost进行特征选取,以去除冗余数据;随后,引入带个性化层的联邦学习(FedPer)框架,建立异构船舶航行油耗预测模型,以保证异构船舶的数据私密性;进一步,对基本层权重矩阵采用联邦平均算法(FedAvg)聚合参数并反馈,对个性化层权重矩阵由本地客户端采用深度前馈神经网络(DFNN)进行训练优化,以消除数据异质性的影响,提高预测精度。最后,结合实际异构船舶航行油耗算例进行对比实验,结果表明,相比于其他模型,CatBoost联合个性化联邦学习预测方法的预测精度更高,对降低异构船舶航行油耗具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 异构船舶航行油耗预测 个性化联邦学习 基于类别型特征的梯度提升 联邦平均算法 深度前馈神经网络
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基于极限学习机的船舶航行行为预测! 被引量:15
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作者 谢新连 陈紫薇 +1 位作者 魏照坤 赵瑞嘉 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期7-12,123,共7页
为提高海上监控系统效率,有效预测船舶航行行为,建立了基于极限学习机的船舶航行行为预测模型。该模型针对航行状态的改变(主要为转向或变速),采取自动调整采样周期的方法更精准的训练网络,从而提高对船舶行为的预测精度。最后,利用琼... 为提高海上监控系统效率,有效预测船舶航行行为,建立了基于极限学习机的船舶航行行为预测模型。该模型针对航行状态的改变(主要为转向或变速),采取自动调整采样周期的方法更精准的训练网络,从而提高对船舶行为的预测精度。最后,利用琼州海峡的船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信息将设计的预测模型与现有的灰色关联和BP模型进行对比。仿真结果表明:设计的算法有效地降低了船舶在转向及变速前后的预测误差;通过曼-惠特尼U检验证明,设计的基于极限学习机的船舶航行行为预测模型相比于传统BP神经网络及灰色关联模型,在预测精度方面具有更大的优势。 展开更多
关键词 交通运输工程 船舶航行行为预测 极限学习机 AIS信息 曼-惠特尼U检验
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基于AIS数据和LSTM网络的船舶航行动态预测 被引量:41
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作者 任宇翔 赵建森 +2 位作者 刘卫 王胜正 韦雨含 《上海海事大学学报》 北大核心 2019年第3期32-37,共6页
为进一步提高船舶航行动态预测的精度,提出将长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络应用到船舶航行动态预测。将船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据转化为航行动态时间序列数据用于LSTM网络的训练和测... 为进一步提高船舶航行动态预测的精度,提出将长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络应用到船舶航行动态预测。将船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据转化为航行动态时间序列数据用于LSTM网络的训练和测试。将预测结果与传统的航迹推算法、BP(back propagation)神经网络法等的预测结果进行对比,结果证明:基于LSTM网络的船舶航行动态预测模型具有精度高、鲁棒性强、通用性好等特点。预测结果可以为船舶交通管理中心(vessel traffic services,VTS)的监管提供参考,在预警船舶碰撞、搁浅等事故方面具有较高的实际应用价值。 展开更多
关键词 船舶 航行动态预测 船舶自动识别系统(AIS) 长短期记忆网络(LSTM) BP神经网络
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