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智能船舶交通管理系统关键技术的研究与应用
| 论文题名： | 智能船舶交通管理系统关键技术的研究与应用 |
| 关键词： | VTS系统;GIS-T数据库;模糊理论;遗传算法;交通信息智能预测;智能船舶 |
| 摘要： | VTS是一个在保障船舶交通安全、提高船舶航行效率和保护环境方面能发挥重要作用的岸基信息系统。航运业的快速发展及其对水上交通安全保障要求的不断提高，要求VTS具备更先进的技术手段和更完善的功能。而目前的VTS正面临着信息丰富但知识贫乏的困境。我们能够获得大量信息，但是没有成熟的技术方法对其进行分析，信息处理效率和信息利用率较低，这限制了VTS向更高级别的发展。本文主要进行了以下几个方面的工作: 提出了智能化VTS的核心功能是智能化船舶航行危险预测、船舶安全航行计划和船舶交通组织方案的智能决策。为了有效实现这些核心功能，构建了由GIS-T数据仓库、综合信息处理中心、智能决策支持系统、专家系统及各子系统之间的接口部分5个模块构成的智能化VTS综合信息平台。 提出了基于GIS-T的船舶交通管理系统体系结构。首先建立GIS-T数据库，分析电子海图ENC文件数据格式，提取ENC文件中的属性信息和矢量信息，经处理后分类存储至GIS-T数据库中，利用GIS-T强大的数据管理和空间分析能力，有效地改善了VTS空间数据管理复杂、查询速度慢、空间数据分析能力不足等缺点。 提出了一种基于模糊理论的船舶搁浅预警算法。首先分析搁浅致因，找出影响搁浅最重要的因素，建立各因素的隶属度函数并分配权重，在船舶动态信息更新时，从GIS-T数据库中提取对船舶安全航行构成威胁的危险元素，实时建立船舶与危险元素间的计算模型，用模糊理论综合评判模型计算船舶的搁浅危险度GRI，GRI可以实时准确地反映出船舶面临搁浅的危险程度，有效改善了VTS搁浅预警误警率、虚警率高的问题。 提出了一种基于遗传算法设计船舶避浅航线的算法。算法以航程最短和航线转向幅度角最小为目标，以避开搁浅危险区域和不偏离航道作为约束条件构造适应度函数。算法用时短，种群迭代次数少，能够迅速收敛至唯一解。相同背景条件下，采用不同航线转向点数求得的避浅航线，结论基本相同，严格符合避浅航线的设计规则，有效地提高了VTS助航服务的智能化水平。 提出了一种基于灰色理论自适应GM(1，1)模型并结合残差修正技术预测船舶流量的算法。首先产生原始序列与一次累加生成序列，建立微分方程确定原始数据模型值，经过精度检验和残差修正后确定预测值。预测值与真实值相似度较高，有效地提高VTS的交通组织服务效率。 |
| 作者： | 杨鑫 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 柳晓鸣 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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