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基于知识图谱的智能船舶领域航海人才培养方案
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作者 李颖 吕红光 +1 位作者 金天淇 纪思雨 《中国航海》 北大核心 2025年第S1期190-201,共12页
针对智能船舶背景下航海类人才培养方案的需求,综合分析STCW公约对管理级和操作级船员的适任能力要求,并结合智能船舶的关键技术与设备,使用Neo4j工具和雨课堂知识图谱模块构建涵盖适任能力、培养目标、课程设置及考核方式的知识图谱,... 针对智能船舶背景下航海类人才培养方案的需求,综合分析STCW公约对管理级和操作级船员的适任能力要求,并结合智能船舶的关键技术与设备,使用Neo4j工具和雨课堂知识图谱模块构建涵盖适任能力、培养目标、课程设置及考核方式的知识图谱,包含共计1 700个节点及其关联;结合STCW公约与智能船舶技术,系统分析智能船舶背景下的航海人才培养方案,提出具体的培养建议与参考意见,研究成果可为智能船舶领域的人才培养提供参考。 展开更多
关键词 智能船舶 STCW公约 知识图谱 航海人才培养
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长江干线水上交通事故的灰色分析与预测 被引量:16
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作者 徐东星 尹勇 +2 位作者 张秀凤 孙珽 叶进 《中国航海》 CSCD 北大核心 2019年第2期59-65,共7页
为减少长江海事局辖区水上交通事故的发生,增强水上交通运输的安全,采用灰色系统理论中的邓氏关联理论和改进的灰色关联理论,对2008—2017年长江海事局辖区水上交通事故统计数据进行关联性分析,定量分析水上交通事故的主要关联因素。将... 为减少长江海事局辖区水上交通事故的发生,增强水上交通运输的安全,采用灰色系统理论中的邓氏关联理论和改进的灰色关联理论,对2008—2017年长江海事局辖区水上交通事故统计数据进行关联性分析,定量分析水上交通事故的主要关联因素。将不同灰色关联理论分析的结果进行比较分析,给出一种与定性分析吻合度较高的灰色关联分析方法,提高水上交通事故分析的精确度。对不符合灰色系统建模要求的随机序列,引入实用序列缓冲算子,分别构建均值和加权GM(1,1)预测模型,对长江海事局辖区未来水上交通事故进行预测,并对不同预测模型的预测值和实际值进行比对,给出一种精度达到0.7%的短期预测模型,为改善长江海事局辖区的水上交通安全形势提供参考依据。 展开更多
关键词 水路运输 灰色关联度 水上交通事故 缓冲序列 灰色预测模型
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基于航道与泊位资源协调调度的船舶交通优化 被引量:12
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作者 张新宇 郭子坚 +1 位作者 王金涛 林俊 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第3期33-36,51,共5页
将港口航道与泊位资源协调利用,可最大限度地提高港口运营效率。对此,以所有船舶总在港时间和等待时间最少为目标,建立基于单向航道的多目标船舶调度优化模型。根据港口不同区域的交通流特征,建立初始化约束、流量转换约束、时隙分配约... 将港口航道与泊位资源协调利用,可最大限度地提高港口运营效率。对此,以所有船舶总在港时间和等待时间最少为目标,建立基于单向航道的多目标船舶调度优化模型。根据港口不同区域的交通流特征,建立初始化约束、流量转换约束、时隙分配约束和泊位冲突消解约束等多个约束模型。设计多目标遗传算法进行求解,并设计有针对性的模拟场景进行验证;以港口某一繁忙时段的20艘船舶为例,进行调度试验。最终得到8个Pareto最优解和2个目标的最优解:总调度时间为2.618 6 h,添加惩罚后总等待时间为23.012 4 h。结果表明:该模型及算法给出的调度方案能有效提高船舶的调度效率。 展开更多
关键词 水路运输 单向航道 船舶调度优化 多目标遗传算法 时隙分配 流量转换
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航海模拟器中雷达模拟数据简化算法研究 被引量:4
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作者 王金涛 张新宇 +2 位作者 尹勇 金一丞 熊欣 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2008-2014,共7页
分析已有简化算法在雷达模拟数据简化中的一些不足,提出一种以面积损失度为控制参数的简化算法。通过对电子海图岸线数据的统计分析,抽象出岸线特征。采用从整体到局部的思想,首先通过线要素弯曲方向和弯曲程度识别以及前向长度控制整... 分析已有简化算法在雷达模拟数据简化中的一些不足,提出一种以面积损失度为控制参数的简化算法。通过对电子海图岸线数据的统计分析,抽象出岸线特征。采用从整体到局部的思想,首先通过线要素弯曲方向和弯曲程度识别以及前向长度控制整体提取出岸线特征数据点;以上述特征点为分段点进行局部优化探索,抽取局部最优特征点。经过理论分析和实验结果对比,该算法在对岸线数据有较高的化简率的同时完成对人工线要素和自然线要素的区分,并实现了人工线要素的几何特征完整保留、自然线要素几何特征合理拟合。对简化后的数据进行了精度分析,结果表明该算法的几何精度和位置精度均较高,从而证明了该算法在雷达模拟数据简化中的可行性。 展开更多
关键词 简化算法 雷达模拟数据 弯曲识别 前向长度 精度分析
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海洋工程船克令吊装卸仿真系统的运动模型 被引量:5
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作者 神和龙 尹勇 王秀杰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2090-2094,2100,共6页
海洋资源的开发对海洋工程设备有着高度的依赖性,其中海洋工程船应用领域广泛,船舶上常用的设备克令吊对货物的移动起到至关重要的作用。选取海洋工程船上最为常见的挺杆式克令吊为研究对象,根据其运动规律,利用拉格朗日方程建立克令吊... 海洋资源的开发对海洋工程设备有着高度的依赖性,其中海洋工程船应用领域广泛,船舶上常用的设备克令吊对货物的移动起到至关重要的作用。选取海洋工程船上最为常见的挺杆式克令吊为研究对象,根据其运动规律,利用拉格朗日方程建立克令吊系统的运动模型,并采用四阶龙格库塔方法对模型进行求解,分析了克令吊在不同作业形式下的动力学特性,并对模型进行了验证。 展开更多
关键词 克令吊装卸仿真系统 挺杆式克令吊运动模型 拉格朗日运动方程 动力学特性
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基于CUDA的弱可压SPH流体建模与仿真 被引量:5
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作者 段兴锋 任鸿翔 神和龙 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2018年第8期1375-1382,共8页
为了实现小尺度范围流体场景的实时、真实感模拟,采用弱可压SPH方法对水体进行建模,提出了流体计算的CPU-GPU混合架构计算方法。针对邻域粒子查找算法影响流体计算效率的问题,采用三维空间网格对整个模拟区域进行均匀网格划分,利用并行... 为了实现小尺度范围流体场景的实时、真实感模拟,采用弱可压SPH方法对水体进行建模,提出了流体计算的CPU-GPU混合架构计算方法。针对邻域粒子查找算法影响流体计算效率的问题,采用三维空间网格对整个模拟区域进行均匀网格划分,利用并行前缀求和和并行计数排序实现邻域粒子的查找。最后,采用基于CUDA并行加速的Marching Cubes算法实现流体表面提取,利用环境贴图表现流体的反射和折射效果,实现流体表面着色。实验结果表明,所提出的流体建模和模拟算法能实现小尺度范围流体的实时计算和渲染,绘制出水的波动、翻卷和木块在水中晃动的动态效果,当粒子数达到1 048 576个时,GPU并行计算方法相较CPU方法的加速比为60.7。 展开更多
关键词 光滑流体粒子动力学 边界处理 邻域搜索 MARCHING CUBES CUDA
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触控式航海模拟器人机交互系统优化设计 被引量:10
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作者 符斌 任鸿翔 李小涛 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第6期110-114,共5页
触控操作便捷高效,已成为下一代船舶驾驶台操控的趋势,为适应实船操控的发展,提高船员培训效率,节约培训成本,减少硬件人机交互系统损耗的目的,在航海模拟器中很有必要开发触控式人机交互系统。以V.Dragon-4000型航海模拟器硬件人机交... 触控操作便捷高效,已成为下一代船舶驾驶台操控的趋势,为适应实船操控的发展,提高船员培训效率,节约培训成本,减少硬件人机交互系统损耗的目的,在航海模拟器中很有必要开发触控式人机交互系统。以V.Dragon-4000型航海模拟器硬件人机交互系统为参考,采用WPF框架搭建软件人机交互系统界面,运用C#语言后台编写逻辑实现交互功能。优化设计的触控式人机交互系统操作灵敏、形象逼真,且可以根据操作需要改变界面大小,经接入到航海模拟器进行检验,可以替代硬件人机交互系统在航海模拟器中使用。与原有交互系统进行比较,该交互系统可以提高航海模拟器的运行效率。 展开更多
关键词 航海模拟器 人机交互系统 触控操作 模块化 逻辑关系
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基于响应模型在线辨识的航向鲁棒优化控制 被引量:4
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作者 王立军 张显库 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-5,共5页
为进一步解决船舶航向控制中模型不确定性的问题,实现鲁棒航向控制器的参数优化,将基于闭环增益成形算法的二阶鲁棒航向控制器参数分成模型参数和干扰带宽参数两部分。对于模型参数摄动,直接利用遗传算法对响应型船舶运动模型参数进行... 为进一步解决船舶航向控制中模型不确定性的问题,实现鲁棒航向控制器的参数优化,将基于闭环增益成形算法的二阶鲁棒航向控制器参数分成模型参数和干扰带宽参数两部分。对于模型参数摄动,直接利用遗传算法对响应型船舶运动模型参数进行在线辨识;同时,针对海况变化引起航向保持性能下降的情况,综合考虑航向保持精度和舵机节能优化干扰带宽参数,从而实现控制器参数的双重在线优化。仿真结果表明,与固定参数控制器相比其具有更高的航向保持精度、更小的航向调节时间和超调幅度。该系统对于模型摄动和外界干扰具有较好的自适应能力,具有明显的工程应用价值。 展开更多
关键词 船舶工程 闭环增益成形算法 遗传算法 响应型模型 鲁棒优化控制
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语音交互在三维虚拟船舶仿真平台中的应用 被引量:5
9
作者 符斌 任鸿翔 王德龙 《船海工程》 北大核心 2018年第3期133-136,共4页
为了使三维虚拟船舶仿真平台能更好地适用于航海虚拟培训,从提升用户体验的角度出发设计方便用户使用的语音交互系统。通过制作航海专业领域内的语料库,训练声学模型;使用语言模型训练工具Srilm训练得到3-gram语言模型,将二者有机结合... 为了使三维虚拟船舶仿真平台能更好地适用于航海虚拟培训,从提升用户体验的角度出发设计方便用户使用的语音交互系统。通过制作航海专业领域内的语料库,训练声学模型;使用语言模型训练工具Srilm训练得到3-gram语言模型,将二者有机结合构成解码网络;建立反应航海实际操作的语音交互系统。系统测试表明,实现了设计三维虚拟船舶仿真平台语音交互功能。 展开更多
关键词 船舶仿真平台 语音识别 语音合成 语音交互
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基于Unity3D的工程船克令吊交互仿真设计 被引量:11
10
作者 张晓曦 尹勇 《船海工程》 北大核心 2018年第1期168-171,共4页
针对当下对工程船克令吊操作人员进行的实操训练中存在训练时间长、成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术开发具有多功能和良好交互性的海洋工程船克令吊仿真系统,在研究克令吊整体吊臂和上端吊臂运动及仿真系统与航海模拟器集成... 针对当下对工程船克令吊操作人员进行的实操训练中存在训练时间长、成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术开发具有多功能和良好交互性的海洋工程船克令吊仿真系统,在研究克令吊整体吊臂和上端吊臂运动及仿真系统与航海模拟器集成等关键技术的基础上,采用3DMax构建克令吊的三维模型后利用Unity3D引擎对克令吊的操纵进行交互仿真开发,模拟真实情况下克令吊的相关功能,同时增加第一人称视角,实现克令吊的交互操纵功能。 展开更多
关键词 工程船克令吊 UNITY3D 虚拟现实 交互
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“蛟龙号”机械手水下作业的交互仿真设计 被引量:2
11
作者 张晓曦 尹勇 《船海工程》 北大核心 2018年第5期105-109,共5页
针对载人潜水器水下作业机械手操作人员的培训中存在培训成本高、安全风险大的问题,以我国第一台载人深潜器"蛟龙号"为仿真原型建立三维物理模型。采用D-H方法建立搭载机械手的运动学模型,并求出正、逆运动学解;利用VC++及Ope... 针对载人潜水器水下作业机械手操作人员的培训中存在培训成本高、安全风险大的问题,以我国第一台载人深潜器"蛟龙号"为仿真原型建立三维物理模型。采用D-H方法建立搭载机械手的运动学模型,并求出正、逆运动学解;利用VC++及OpenGL图形库搭建机械手运动学算法的验证与解算平台;基于虚拟现实技术、碰撞检测技术以及三维交互技术,调用运动学解算接口,实现机械手水下作业过程的交互仿真开发。 展开更多
关键词 机械手 运动模型 虚拟现实 交互
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语音识别在船用三维罗经仿真系统中的应用 被引量:1
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作者 符斌 任鸿翔 彭修全 《船海工程》 北大核心 2018年第1期163-167,共5页
为了更好地发挥三维罗经仿真系统的作用,将语音识别技术引入其中。在分析语音信号预处理、特征提取及语音识别解码等关键技术的基础上,利用Speech SDK5.1开发命令控制型语音识别,实现三维罗经仿真系统的语音交互功能。测试结果表明,该... 为了更好地发挥三维罗经仿真系统的作用,将语音识别技术引入其中。在分析语音信号预处理、特征提取及语音识别解码等关键技术的基础上,利用Speech SDK5.1开发命令控制型语音识别,实现三维罗经仿真系统的语音交互功能。测试结果表明,该语音交互具有较高的识别率;结合语音识别关键技术分析语音交互指令测试结果,得到影响识别率的主要因素,实现了用语音控制三维罗经仿真系统的目的。 展开更多
关键词 罗经仿真系统 语音识别 语音交互 信号预处理 特征提取 解码
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基于改进三参数灰色模型的海上交通事故预测 被引量:9
13
作者 徐东星 尹勇 +3 位作者 张秀凤 孙珽 叶进 付昭斌 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第1期12-17,共6页
针对基于非齐次指数离散函数的灰色模型NHGM(1,1,k)在海上交通事故预测中存在的不足,提出一种优化背景值和残差综合修正的三参数灰色预测模型INHGM(1,1,λ,k),并通过改进的自适应粒子群优化(Adaptive Particle Swarm Optimization,APSO... 针对基于非齐次指数离散函数的灰色模型NHGM(1,1,k)在海上交通事故预测中存在的不足,提出一种优化背景值和残差综合修正的三参数灰色预测模型INHGM(1,1,λ,k),并通过改进的自适应粒子群优化(Adaptive Particle Swarm Optimization,APSO)算法对模型中的初始值和背景值进行优化计算。将INHGM(1,1,λ,k)模型和NGHM(1,1,k)模型与传统GM(1,1)模型应用于我国海上船舶交通事故的模拟与预测,并对模拟与预测数据的精度进行比较。结果表明:INHGM(1,1,λ,k)模型模拟和预测的平均相对误差较NGHM(1,1,k)模型更小,与传统的GM(1,1)模型相比预测精度较高,减少原模型由于参数近似替代所导致的模拟误差,在误差允许的范围内,可为船舶交通事故的预测和控制提供新的理论依据。 展开更多
关键词 灰色系统 NHGM(1 1 λ k) 背景值优化 自适应粒子群优化 海上交通事故
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船用NBDP通信设备的仿真实现与实操评估 被引量:5
14
作者 蒋效彬 任鸿翔 刘晶晶 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第12期250-255,共6页
在分析了窄带直接印字电报(narrow band direct printing telegraph,NBDP)的组成和功能的基础上,阐述了开发NBDP通信设备所使用的关键技术、系统结构、模块设计等。采用Visual Studio 2010开发平台,构建了NBDP仿真系统整体系统框架,完... 在分析了窄带直接印字电报(narrow band direct printing telegraph,NBDP)的组成和功能的基础上,阐述了开发NBDP通信设备所使用的关键技术、系统结构、模块设计等。采用Visual Studio 2010开发平台,构建了NBDP仿真系统整体系统框架,完成了对现在船上主流的NBDP终端显示器、电传编辑和通信业务、特殊效果等的仿真,开发了NBDP仿真系统。系统的实操评估采用分步评估法和层次分析法相结合的方法,根据实操评估要素的权重、要求是否完成、操纵完成的时间及操作步骤三点来设计评估算法,从而计算出船员的评估成绩,实现了系统的自动评估功能。在GMDSS教学与培训中,用户可以通过客户终端实现对设备操作的训练和评估。 展开更多
关键词 GMDSS 模拟器 NBDP 系统仿真 通信设备
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基于虚拟现实技术的船用锚机交互仿真系统 被引量:14
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作者 蒋效彬 谭家万 +1 位作者 任鸿翔 邱绍杨 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期12-16,共5页
针对现有在船员锚机教学培训中存在锚机设备复杂、价格昂贵、培训危险性大等现状,分析虚拟现实技术在航海模拟仿真领域的应用,提出了在锚机交互仿真系统中应用虚拟现实技术的方法。通过采用角色动画中骨骼运动遵循的反向动力学原理来计... 针对现有在船员锚机教学培训中存在锚机设备复杂、价格昂贵、培训危险性大等现状,分析虚拟现实技术在航海模拟仿真领域的应用,提出了在锚机交互仿真系统中应用虚拟现实技术的方法。通过采用角色动画中骨骼运动遵循的反向动力学原理来计算得出每个关节旋转,实现虚拟人运动控制及仿真;研究并利用启发式搜索算法A*算法实现虚拟人自动寻路功能;结合基于包围盒和网格剖分的碰撞检测算法,实现虚拟人与锚机之间的碰撞响应。研发的船用锚机三维交互系统可模拟锚机操作的整个过程,完全满足教学培训的需求。 展开更多
关键词 船舶工程 虚拟现实 船舶锚机 仿真系统
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船用起重机吊索张力建模与计算机数值仿真
16
作者 郑民民 张秀凤 王任大 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第4期94-98,共5页
为得到船用起重机在升降作业过程中的吊索张力变化规律,提升作业的安全性和效率,利用计算机数值仿真,对起重机在升降作业过程的非线性动力学响应进行研究,建立船用起重机操纵激励型动力学模型。该模型将空气摩擦力作为外力干扰,较为符... 为得到船用起重机在升降作业过程中的吊索张力变化规律,提升作业的安全性和效率,利用计算机数值仿真,对起重机在升降作业过程的非线性动力学响应进行研究,建立船用起重机操纵激励型动力学模型。该模型将空气摩擦力作为外力干扰,较为符合工程实际。试验结果表明:起重机提升作业对吊索摆幅有放大作用,下降作业对吊索摆幅有抑制作用;单指令操作时,俯仰运动所受张力更大;下降作业的载荷轨迹半径小于提升作业的载荷轨迹半径;回转运动和俯仰运动能减小起重机提升过程中的张力;在下降作业过程中,吊索速度降低会引发张力值突变;吊索张力值的空间分布与吊索长度成反比。 展开更多
关键词 起重机作业 多自由度耦合模型 动力学模型 吊索张力分析 非保守型拉格朗日方程
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基于残差分析优化BP神经网络的天津港船舶交通流量预测
17
作者 王程博 张新宇 +1 位作者 田瑞杰 李瑞杰 《船海工程》 北大核心 2018年第A01期149-153,共5页
基于BP神经网络构建港口船舶交通流量预测模型,为避免预测值的过拟合,采用残差分析优化网络节点设置和数据样本。首先,归一化处理原始数据,确定BP神经网络预测模型的基础参数;其次,对归一化后的数据建立BP神经网络模型,通过残差分析优... 基于BP神经网络构建港口船舶交通流量预测模型,为避免预测值的过拟合,采用残差分析优化网络节点设置和数据样本。首先,归一化处理原始数据,确定BP神经网络预测模型的基础参数;其次,对归一化后的数据建立BP神经网络模型,通过残差分析优化调整网络节点设置和数据样本;最后,比对预测值与实际值、分析残差与仿真结果。结果表明,该预测模型能够较准确地预测港口船舶交通流量。 展开更多
关键词 BP神经网络 残差分析 船舶交通流量 预测
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散货船自由浮态计算简化方法 被引量:5
18
作者 刘春雷 尹勇 +2 位作者 孙霄峰 张秀凤 神和龙 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期55-60,共6页
根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货... 根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货船"DOLCE VITA"及"RUI AN CHENG"为例进行了实例计算,对20个压载舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有横倾下的收敛性和稳定性;对5个货舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有纵倾下的收敛性和稳定性;对典型载况进行计算,和装载手册给定值相比,吃水差误差都在0.01m以下.结果表明:该算法只需计算任意倾斜水线面下的排水体积和浮心坐标,计算量较小,程序实现简单,实时性、鲁棒性较好,具有一定的工程实用价值. 展开更多
关键词 船舶工程 自由浮态 散货船 配载仪 吃水差
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船舶操纵模拟器单船避碰自动评估系统 被引量:11
19
作者 王德龙 任鸿翔 肖方兵 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第1期44-48,共5页
为实现对船舶避碰操纵的自动评估,研究一种基于船舶操纵模拟器的自动评估系统。首先,根据《1972年国际海上避碰规则》及航海惯例建立评价指标体系;其次,以专家评估法与隶属度函数评估法相结合的方式建立评估模型;再次,给出自动评估系统... 为实现对船舶避碰操纵的自动评估,研究一种基于船舶操纵模拟器的自动评估系统。首先,根据《1972年国际海上避碰规则》及航海惯例建立评价指标体系;其次,以专家评估法与隶属度函数评估法相结合的方式建立评估模型;再次,给出自动评估系统的评估流程,使用C++程序设计语言开发单船避碰自动评估系统;最后,在船舶操纵模拟器上进行单船避碰自动评估测试。结果表明,运用该评估系统进行评估,效果比较理想。 展开更多
关键词 水路运输 船舶操纵模拟器 避碰 自动评估 隶属度函数 行动时机
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表面波法海浪绘制综述 被引量:4
20
作者 陈丽宁 金一丞 +1 位作者 任鸿翔 尹勇 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第6期2127-2134,共8页
将海浪绘制方法划分为计算流体力学法与表面波法,对表面波法近年的发展进行综述。表面波法又可分为Gerstner波法、快速傅里叶逆变换法,前者绘制结果为规则波,后者绘制结果为不规则波,两者都适于实时绘制大尺度海浪,且能实现波浪破碎。... 将海浪绘制方法划分为计算流体力学法与表面波法,对表面波法近年的发展进行综述。表面波法又可分为Gerstner波法、快速傅里叶逆变换法,前者绘制结果为规则波,后者绘制结果为不规则波,两者都适于实时绘制大尺度海浪,且能实现波浪破碎。对快速傅里叶逆变换法所用海浪谱进行改进,使绘制的海浪能体现风距、风速的影响。对波数向量采样进行优化以提高绘制效率;改进海浪破碎方式,使绘制结果与观测数据更接近。 展开更多
关键词 海浪绘制 Gerstner波 快速傅里叶逆变换 海浪谱 风距 航海模拟器
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