船舶在航行過程中受到海上環(huán)境因素的影響,導(dǎo)致船舶在航行過程中的頻率不穩(wěn)定,容易發(fā)生事故。以提高船舶航行頻率的穩(wěn)定性為目的,提出了大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模研究。在大數(shù)據(jù)背景下建立船舶航行的坐標(biāo)系,由于海上環(huán)境變化會(huì)使海平面發(fā)生運(yùn)動(dòng),將船舶航行坐標(biāo)系固定在船體上,根據(jù)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系與靜態(tài)坐標(biāo)系的基底關(guān)系式,建立了正交變換矩陣,利用坐標(biāo)向量之間聯(lián)動(dòng)多項(xiàng)式的和,完成船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模坐標(biāo)系的變換,結(jié)合船舶主機(jī)數(shù)學(xué)模型和舵機(jī)數(shù)學(xué)模型,建立了船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型不僅可以減小船舶航行角度偏差,還可以減小船舶航行軌跡偏差,有效提高了船舶航行頻率的穩(wěn)定性。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(24)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

船舶航行坐標(biāo)系Fig.1Navigationcoordinatesystem

塵跋攏??船舶航行頻率的主機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，將船舶主機(jī)模型看作是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，而忽略掉船舶軸系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和其他的高階動(dòng)態(tài)。綜上所述，在大數(shù)據(jù)背景下，變換了船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模坐標(biāo)系，結(jié)合船舶主機(jī)數(shù)學(xué)模型和舵機(jī)數(shù)學(xué)模型，建立了船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型。2實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析2.1船舶航行角度偏差對(duì)比測(cè)試分別采用大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型、文獻(xiàn)[2]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型及文獻(xiàn)[3]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型，測(cè)試船舶在航行過程中的角度偏差情況，結(jié)果如圖2所示。圖2船舶航行角度偏差對(duì)比結(jié)果Fig.2Comparisonresultsofshipnavigationangledeviation從圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型可以將船舶航行角度偏差控制在0.5°范圍內(nèi)，與船舶實(shí)際航跡比較相符，文獻(xiàn)[2]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型和文獻(xiàn)[3]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型在測(cè)試時(shí)，由于誤差通過坐標(biāo)系識(shí)別到船舶的具體位置，導(dǎo)致航行角度偏差偏大。2.2船舶航行軌跡偏差對(duì)比測(cè)試分別采用大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型、文獻(xiàn)[2]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型及文獻(xiàn)[3]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型，測(cè)試船舶在航行過程中的軌跡偏差情況，結(jié)果如圖3所示。圖3船舶航行軌跡偏差對(duì)比結(jié)果Fig.3Comparisonresultsofshiptrajectorydeviation可以看出，在船舶航行軌跡偏差方面，大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型比其他2個(gè)數(shù)學(xué)模型的軌跡偏差小得多，與船舶航行的實(shí)際軌跡更加相符，保證了船舶在海上航行的穩(wěn)定性。3結(jié)語本文提出了大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模研究，結(jié)果顯示該數(shù)學(xué)模型可以提高船舶在海上航行的穩(wěn)定性。但是由于船舶在海上航行具有非?

on從圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型可以將船舶航行角度偏差控制在0.5°范圍內(nèi)，與船舶實(shí)際航跡比較相符，文獻(xiàn)[2]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型和文獻(xiàn)[3]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型在測(cè)試時(shí)，由于誤差通過坐標(biāo)系識(shí)別到船舶的具體位置，導(dǎo)致航行角度偏差偏大。2.2船舶航行軌跡偏差對(duì)比測(cè)試分別采用大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型、文獻(xiàn)[2]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型及文獻(xiàn)[3]的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型，測(cè)試船舶在航行過程中的軌跡偏差情況，結(jié)果如圖3所示。圖3船舶航行軌跡偏差對(duì)比結(jié)果Fig.3Comparisonresultsofshiptrajectorydeviation可以看出，在船舶航行軌跡偏差方面，大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)模型比其他2個(gè)數(shù)學(xué)模型的軌跡偏差小得多，與船舶航行的實(shí)際軌跡更加相符，保證了船舶在海上航行的穩(wěn)定性。3結(jié)語本文提出了大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模研究，結(jié)果顯示該數(shù)學(xué)模型可以提高船舶在海上航行的穩(wěn)定性。但是由于船舶在海上航行具有非線性運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在今后的研究中，要將船舶航行的非線性模型運(yùn)動(dòng)到航行頻率分析中，進(jìn)一步提高船舶航行的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)：天賜,居濤,李松海,等.長(zhǎng)江和暢洲江段大型船舶的噪聲特征及其對(duì)長(zhǎng)江江豚的潛在影響[J].獸類學(xué)報(bào),2018,38(6):543–550.[1]謝新連,劉毅,何傲.海上施工水域船舶航線規(guī)劃數(shù)學(xué)建模及求解[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2019,38(9):7–12.[2]趙福波,謝新連,李猛.海事巡邏船優(yōu)化選型數(shù)學(xué)建模[J].中國航海,2016,39(1):50–54,59.[3]第42卷方鵬：大數(shù)據(jù)背景下的船舶航行頻率數(shù)學(xué)建模研究·51·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海上施工水域船舶航線規(guī)劃數(shù)學(xué)建模及求解[J]. 謝新連,劉毅,何傲.  重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(09)
[2]長(zhǎng)江和暢洲江段大型船舶的噪聲特征及其對(duì)長(zhǎng)江江豚的潛在影響[J]. 張?zhí)熨n,居濤,李松海,謝燕,王丁,王志陶,王克雄.  獸類學(xué)報(bào). 2018(06)
[3]海事巡邏船優(yōu)化選型數(shù)學(xué)建模[J]. 趙福波,謝新連,李猛.  中國航海. 2016(01)



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