恒向线航向和航程的精确计算

以地球椭圆体为基础,通过理论公式推导,得出了船舶东西向航行、南北向航行及其他航向航行时恒向线航线的航向和航程的精确计算数学模型,介绍了在各种情况下恒向线航向和航程的求取方法,航向以圆周法度量,航程统一到以法定海里为单位,并给出计算流程框图,便于计算机自动进行航迹推算,该航迹计算模型有较广泛的适用性,无论赤道一侧航行或跨赤道航行均能适用。     

解析法大圆航线的设计

提出了一种用解析法设计大圆航线的计算方法，解算大圆航线，求出大圆航路点坐标、航向及航程，该方法适用于计算机解算。     

装帆船舶航线优化方法

对安装翼型硬帆船舶航线优化方法进行研究.以节能功率为航线优化设计的目标函数,综合考虑航海地理、海洋风况等因素,提出一种装帆船舶航线优化方法.以新加坡-台湾航线为例,对参考航线与现有航线进行计算分析,提出一条节能功率最大的优化航线.结果表明,安装风帆船舶在本文提出优化航线上航行时可比现有航线节省功率3.23％.     

波音737NG太平洋调机RNAV运行可行性初探

波音737的早期机型由于受到航程等性能参数的制约,按照西雅图—夏威夷—马绍尔群岛—塞班岛的航路运行。波音737NG对飞机的性能进行了改进,增大了飞机的航程。调机飞行时,波音737NG无业载情况下可达到最大航程,为夏威夷—塞班岛的直飞RNAV运行提供了可能性。通过RNAV运行的前提条件和机载导航设备性能分析,在大圆航线模型下对夏威夷—塞班岛直飞航线进行了航路规划,并以B737—800机型为实例,对耗油量等进行了定量计算。夏威夷—塞班岛直飞航线比传统夏威夷—马绍尔群岛—塞班岛航线缩短688 km,在50 km/h强顶风状态下飞行,航行用油小于15 t,说明在机组经过相关培训并配备专职领航员的条件下,波音737NG太平洋调机具有夏威夷—塞班岛直飞的可行性,减少一次起降并缩短约0.8 h飞行时间。     

恒向线主题直接正反解的高精度算法

为提高精度、统一算法,应用拉格朗日级数理论和计算机代数系统,推导了经线弧长和等量纬度的计算公式,提出基于墨卡托投影的恒向线主题正反算法.该算法不需要迭代,应用数学上角度的定义解决了恒向线主题反解中方位角的解算问题,且不需要进行象限判定.结果表明,该算法计算精度高,具有通用性,特别适用于电算化,对船舶的航迹计算和电子海图中的航线设计具有一定的应用价值.     

多种因素影响下的船舶航线诱导模型构建与应用

为实现船舶科学快速的到达目的地,通过结合海上船舶行驶的特点和影响因素建立了针对于船舶航行的海上航线诱导模型。首先根据影响船舶行驶的海风、波浪等因素和船舶自身情况求出船舶在风浪环境下行驶速度,进而求出风浪对航速的影响系数,然后利用改进的BPR公式和排队论的理论对船舶路段的行程时间进行计算,最后运用蚁群算法求出流量时变航路网中用时最短的路径。在进行建模时考虑了施工区的影响、不同位置风浪变化的影响以及碍航物的影响。研究表明：该模型在本算例中最佳航线比其他航线的最佳航线航行时间最高可减少6.4%,并且加入风浪等环境因素的影响使得结果更加准确,说明该方法能更好的为船舶航行提供帮助。     

基于实冰况的船首抗冰强度优化设计

为了加强极地船舶船首强度，对极地航线冰况进行研究，提取真实极地航线的海冰数据，建立船舶航行冰况频谱表。对船舶首部采用构型全参数化设计，可保证在首部光顺的前提下进行自由变形。评估函数引入多目标线性规划思想，通过智能优化算法建立优化模型，最终建立极地船舶航行多冰况抗冰性能总收益最优的船舶型线优化设计方法。文中方法可对极地特定航线下的船首抗冰强度起到较好的优化作用。     

关于航程中最短路径的研究

根据球面三角理论和投影理论知识,用计算和图示两种方法给出了求解航程中最短路径和保证飞机在此路径中航行的条件.文中给出的图示方法与其它图示方法相比更为直观、便利和简捷.     

关于航程中最短路径的研究

根据球面三角理论和投影理论知识，用计算和图示两种方法给出了求解航程中最短路径和保证飞机在此路径中航行的条件，文中给出的图示方法与其它图示方法相比更为直观、便利和简捷。     

“冰上丝绸之路”——北极航线船舶航行安全的跟驰模型

为研究"冰上丝绸之路"——北极航线船舶安全通航状况,特别是在有破冰船开道情况下,跟驰船舶与破冰船的安全间距以及跟驰船舶之间的安全间距问题,基于陆上交通流理论的跟驰模型,分析北极航线船舶的航行阻力即船舶水流阻力、船舶兴波阻力、碎冰阻力以及船舶制动性能,建立适用于北极航线的交通流跟驰模型,给出船舶安全间距、船头间距、船舶跟驰速度的公式,并结合"永盛"轮的具体资料和数据,进行模型参数验证和模型应用.结果表明,本文建立的适于北极航线的跟驰模型具有一定的现实意义,可有效降低凭借航行经验产生的航行风险,可为北极航线的船舶安全航行提供支持.     

船舶自动航行系统

介绍了船舶自动航行系统的发展、组成、内容及功能等,船舶自动航行系统主要由气象／海况状态监测、船体状态监测、最佳航线设计、自动定位、船舶航行操船、避碰／搁浅避险等部分组成。     

自适应模糊逻辑系统在飞机航程计算中的应用

针对传统航程计算方法的复杂,提出了基于自适应模糊逻辑系统的航程计算方法,采用该方法建立了某型飞机航程计算的模糊模型,并利用误差反向传播算法和最小二乘算法对模型参数进行了辨识。仿真结果表明:运用该方法计算某型飞机航程较传统的计算方法具有速度快、精度高等特点。     

北极东北航线与苏伊士运河航线船舶航行燃料碳强度对比

为更好地分析北极东北航线(NSR)的环境影响,构建燃料碳强度理论模型,应用模型分析北极东北航线作为苏伊士运河(SCR)替代航线的可行性.选择通航条件较好的北极东北航线,以上海至鹿特丹航线集装箱运输为例,对船舶航行NSR和SCR燃料碳强度进行比较分析,通过设定不同船型、航速、舱位利用率与NSR普通水域航段距离占比等四个变量,对比两条航线船舶航行燃料碳强度的差异性.结果 表明,现有条件下,与经过SCR的16000 TEU集装箱船相比,NSR七种船型虽然单航次二氧化碳排放量降低,但只有14000 TEU和16000 TEU船型燃料碳强度降低,而且优势不大;大型集装箱船航行燃料碳强度更低;降低冰水域航速和提高舱位利用率可使得船舶在NSR航行燃料碳强度降低.该结论可从"碳中和"视角,为北极东北航线船舶选型、航速设定提供参考;同时,建立的燃料碳强度模型可推广应用到其他航线上.     

不同冰情影响下的北极船舶航速优化

为便于北极航行运营决策,在考虑冰区气象条件的基础上,为保证船舶安全性,降低船舶成本,建立不同冰情影响下的北极船舶航速优化模型.鉴于北极航运与冰区通航有严格的时间窗约束,利用离散时间元法,建立有向无环图,利用最短路径算法进行求解,极大地提高了模型求解精度.通过改变冰密集度,求得不同冰情下使航次总成本最小的最优航速,解决冰区航线航行经济性选择问题,可以进一步为北极航线船舶运营提供决策支持.     

基于不同采样率的短航程油耗估计

针对多因素影响下的短航程油耗呈现双峰分布,提出了使用高斯混合聚类(Gaussian mixture model,GMM)和随机森林(random forest,RF)相结合的方法对短航程油耗进行估计。该算法先使用GMM对短航程油耗数据聚类,得到两个不同形状的聚类簇。以不同的采样率对两个聚类簇进行采样,构造子数据集,并对每个子集使用回归树进行训练。将CART回归树并行得到RF用于短航程油耗估计。在同一机型和航线,不同的航班数据上进行对比实验,结果验证了所提算法的有效性。     

船舶自动舵的研究

给出了用适应式ＰＩＤ及Ｈ∞鲁棒控制算法实现的船舶自动舵的研究结果；自动舵具有保持航向和航迹功能；适应式ＰＩＤ算法是根据船舶流行时的天气、海况、负载及航偏角大小改变ＰＩＤ比例、积分、微分系数以适应船舶航行需求；Ｈ∞鲁棒控制算法是藉助ＭＡＴＬＡＢ软件包的鲁棒控制工具箱，应用Ｈ∞控制理论的Ｓ／Ｔ／ＫＳ混合灵敏度问题设计船舶航向保持控制器；航迹算法采用自动航行方式以使船舶始终航行在计划航线的允许偏差带内；     

基于遗传算法的船舶避浅航线的设计

针对VTS(vessel traffic services)值班员在实际工作中凭借感觉和经验引导船舶避浅所存在的弊端,以及目前国内外对船舶避浅的研究主要集中在搁浅概率的计算,提出了采用遗传算法设计船舶避浅航线的思想,并讨论其可行性和有效性.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.实验结果表明,算法用时短,种群迭代次数少,能够迅速收敛至唯一解.在相同背景条件下,采用不同航线转向点数所求避浅航线基本相同,严格符合避浅航线的设计规则,表明该方法有效、可行.     

船舶航向保持的PID控制

针对船舶在海上航行时存在着航向偏离理想直航线的问题，确定了保持船舶航向稳定性的性能指标，并采用PID控制方法保持船舶航向的稳定性．仿真结果表明该方法是有效的．     

灾害性天气规避及航行方案选优系统

为直观了解未来可能遇到的大风浪状况及对未来航线安全做出可靠评价,提出一种灾害性天气规避及航行方案选优系统.该系统根据多年来对网上气象信息的跟踪和研究,结合有关船舶驾驶员的问卷调查,使用风险分析理论和技术,利用VC++语言编程实现船舶-大风浪区动态显示和航线风险评价及选优等功能.仿真结果表明,该系统的结果与多位具有丰富远洋航行经验的船长研究讨论的结果基本一致.该系统可为船舶绕避灾害性天气系统时的航线选择提供重要的参考依据.     

基于AIS信息的航道内船舶速度分布统计分析

为了定量地揭示航道内航行的各种类型船舶所采取的安全航速的分布规律,以船舶AIS信息为数据来源,在SQL数据库中计算得到船舶通过航道门线时的速度.在此基础上,运用直方图法、折线图法分析船舶的速度分布规律,定量地揭示出航道内不同类型船舶采取速度的分布范围,并以青屿水道内航行的货船为例,计算得出航道内不同长度的货船速度分布的均值、方差与船舶长度呈正相关的关系.可为进出航道的船舶采取安全航速,为港航管理部门制定相关制度提供决策依据.