發(fā)布時間：2022-01-25 21:22

　　隨著水上施工項目的增多,施工通航水域船舶航行安全問題日益受到各界關(guān)注,作為通航受限水域,相比于其他普通水域,施工水域中航行的船舶往往面臨著更高的碰撞風(fēng)險。為更好的保障船舶在施工水域的安全航行,本文對單船在施工水域船舶碰撞事故的預(yù)警方法進(jìn)行了探索和研究,提出了基于船舶航行行為預(yù)測及船舶碰撞風(fēng)險評估的施工水域船舶碰撞風(fēng)險預(yù)警方法,具體研究工作如下:（1）總結(jié)分析了施工水域船舶碰撞風(fēng)險,并通過總結(jié)查閱國內(nèi)外關(guān)于水上交通安全預(yù)警的文獻(xiàn),結(jié)合預(yù)警理論確定施工水域船舶碰撞風(fēng)險預(yù)警范圍及流程。（2）根據(jù)預(yù)警流程,先建立船舶航行行為預(yù)測模型。以船舶真實(shí)AIS數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源,預(yù)測船舶航向、航速、經(jīng)度、緯度四項指標(biāo),在傳統(tǒng)極限學(xué)習(xí)機(jī)預(yù)測模型的基礎(chǔ)上通過增設(shè)船舶轉(zhuǎn)向及變速閾值來自動調(diào)整采樣周期,從而提高船舶航行狀態(tài)改變時的預(yù)測精度,并通過仿真實(shí)驗(yàn)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量灰色預(yù)測模型進(jìn)行誤差對比及顯著性檢驗(yàn),證明該模型預(yù)測效果較優(yōu)、預(yù)測誤差滿足預(yù)警模型的要求。（3）根據(jù)施工水域通航環(huán)境特點(diǎn)選取合適的船舶領(lǐng)域模型,在此基礎(chǔ)上將最小會遇距離、最短會遇時間、船速比、相對距離、相對航向作為船舶碰撞風(fēng)險評估指標(biāo),建立船舶... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１技術(shù)路線圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???含層節(jié)點(diǎn)時的網(wǎng)絡(luò)均方誤差（ＭＳＥ）結(jié)果如圖３．７所示。??隱含層節(jié)點(diǎn)個數(shù)設(shè)置為１８時，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練均方誤差最小，由于本文是通過對訓(xùn)練樣??本的在線訓(xùn)練從而進(jìn)行實(shí)時預(yù)測，因此在設(shè)定訓(xùn)練樣本的數(shù)量時，既要保證預(yù)測精度又??要保證樣本的有效性，因此在每次預(yù)測前選取前３６ｍｉｎ?（正常航行時）或７．２ｍｉｎ?（航行??狀態(tài)改變時）的航跡數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，每組航跡數(shù)據(jù)的個數(shù)設(shè)置為１５個，可分為８??個樣本，取前７個樣本作為訓(xùn)練樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第８個樣本作為預(yù)測樣本以預(yù)測未??來３ｍｉｎ船舶航跡。??１８??１４?■?／?＼??Ｌ，??－）?Ｉ?Ｉ?Ｉ?ＩＩ?Ｉ?￣???４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０??隱層節(jié)點(diǎn)個數(shù)／個??圖３．?７不同隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的網(wǎng)絡(luò)均方誤差對比??Ｆｉｇ．?３．７?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ｍｅａｎ?ｓｑｕａｒｅ?ｅｒｒｏｒ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｉｄｄｅｎ?ｎｏｄｅｓ．??（２）數(shù)據(jù)處理??本文以瓊州海峽某日多艘船舶的ＡＩＳ數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行船舶航行行為預(yù)測實(shí)??驗(yàn)。由于船舶ＡＩＳ設(shè)備發(fā)射動態(tài)數(shù)據(jù)的頻率取決于船舶航行速度，該船舶的航速區(qū)間為??０．１？１６．１ｋｎ，此時ＡＩＳ動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)際發(fā)射頻率為５ｓ？３ｍｉｎ不等。為保證預(yù)測時間間??隔的一致性，對于某時間點(diǎn)丟失、未記錄的航跡數(shù)據(jù)采用線性插值法進(jìn)行填充。??為了在保持輸入數(shù)據(jù)間相關(guān)性的前提下，消除輸入數(shù)據(jù)間由量綱差異較大引起的網(wǎng)??絡(luò)預(yù)測誤差，需要對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行反歸一化處理。本文采??用公式（３．２４）處理數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)處理后處于［０

?施工水域船舶碰撞風(fēng)險預(yù)警研究???一化處理后的數(shù)據(jù)，這里將少＾設(shè)為１，＞＾ｉｎ設(shè)為０。??將處理后的數(shù)據(jù)代入構(gòu)建的ＥＬＭ網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測后，需要將輸出數(shù)據(jù)根據(jù)公式進(jìn)行??相應(yīng)的反歸一化處理，得到實(shí)際船舶運(yùn)動預(yù)測值。??（３）仿真結(jié)果分析??在該航跡實(shí)驗(yàn)中對該船進(jìn)行為期ｌ〇ｈ的跟蹤預(yù)測，此時＆尸２００，海圖上顯示的船??舶的實(shí)際航跡及預(yù)測航跡分別如圖３．８、３．９所示，訓(xùn)練及測試時間共計４６．９ｓ。??＇?－＊?－?ｔ±ａ??＆．??、?、？?ｉ?＇?Ｌ?＂?ｆａ??＊．?？＊？?ｆｉ．?Ｓｔ??丨??Ｉ？電＊７：??Ｉ?．，：基．．分???????植雜＾…??Ｉ?－?，?１?ｉ??［｜?＿?．???Ｉ??ＪＦ?Ｉ?＿＿?Ｉ??ｉ?ｔｔＭＲ?ｕｉ＂ｉｍｉ?ｗｗｈ＊ｔｉｉｗ?Ｍｉｉ－Ｍ／ｔｗ＊＊?ａｍａａｍｍｊ??圖３．?８實(shí)際航跡??Ｆｉｇ．?３．８?Ａｃｔｕａｌ?ｔｒａｃｋ??ｆ——ＴＵ：礙釋??＿?ｊＷ＇?：?］?！??ｆ努?一?ｚ?＼??ｖ?ｕ＇?ｆ?Ｚ?１??（ｊ．＇：?ｉ??，！?？＊＊＊?＾５．?…Ｈ??；丨?％＾二】（??＾?＂?ｊ??（：＇－?ｉ??二?????—????二?￡：?—??—?ｊ??圖３．?９預(yù)測航跡??Ｆｉｇ．?３．９?Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ?ｔｒａｃｋ??－２６－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3609232