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内河船舶能效的数学模型及算法研究
| 论文题名： | 内河船舶能效的数学模型及算法研究 |
| 关键词： | 船舶能效;高斯投影;非均匀有理B样条;动态规划;数学模型 |
| 摘要： | 全球气候变暖及CO2等温室气体一直倍受关注，而船舶作为排放大户近年来面临来自公众和航运界的巨大的压力。如何在保证船舶航行安全的前提下，实现运营船舶的节能减排目标，成为航运业必须要解决的现实而重大的课题。我国的内河水系四通八达，内河航运兴旺发达，研究内河船舶能效具有十分重要的意义。 而内河船舶要真正的实现节能减排，需要考虑很多因素:船舶的航速、主机转速、内河水域的地理环境等等。需利用多种传感器采集船舶实时数据，如利用油耗传感器，每100秒钟采集一次船舶的主、辅机的油耗，利用转速传感器每15秒采集一次主机转速，利用GPS每15秒采集一次船舶的航速、经纬度位置等信息，利用水速水深测试仪采集当时的水流速度和航道深度，也采集其它信息如瞬时风速风向等，形成每艘船舶实时运行的海量数据。 本文首先介绍了空间数据转化为高斯平面坐标及NURBS非均匀有理B样条曲线拟合的基本理论知识。在船舶数据方面，采用武汉因博信息技术有限公司GPS采集的船舶在长江航行时的经纬度数据，接着进行空间经纬度数据高斯投影平面转化。然后利用CAD工程制图里常用的B样条曲线拟合航迹，在综合考虑到船舶航行采集的经纬度数据量大、转换后的坐标点列弯曲度大、分布间隔也不均匀等因素后。选取NURBS非均匀有理B样条曲线来分段拟合内河船舶的航行轨迹，并加入最小二乘法来控制拟合误差，拟合出NURBS非均匀有理B样条曲线。采用龙贝格算法求出其积分，计算出了每段曲线的具体长度，分别算出每一段的航速。之后以长江为例考虑其弯曲程度可划分成若干水道，船舶在每个水道以不同转速对应的油耗率、航速都不一样，并忽略风速、设备状态、污底等情况对油耗的影响，利用动态规划建立了内河船舶最优转速调度模型。研究了最优转速调度模型的算法及分阶段求解算法的理论需要和实际需求，并结合实例给出了计算结果及其对比。 |
| 作者： | 江涛 |
| 专业： | 计算数学 |
| 导师： | 金升平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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