船舶交通风险识别与评估研究

发布时间：2017-05-24 12:22

  本文关键词：船舶交通风险识别与评估研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着船舶交通流量的日益增加,海上交通的监管工作面临严峻挑战,海上交通系统的安全问题也日益突出。所以,对管辖海域的交通风险进行实时的识别和程度评估已成为海上智能交通领域的研究热点,具有重要的现实意义。 现有研究主要集中于单船舶的碰撞风险和航行异常检测,碰撞风险研究主要是碰撞危险度。然而,现有的研究有两个方面的不足,i)缺乏对系统层面的各类实时风险进行建模和计算,从而难以从整体把握交通态势；ii)缺乏概率意义的实时风险定量研究,而定量研究对于海事管理部门的管理工作具有一定的指导价值。针对当前研究的不足,本文的工作有如下几个方面： 一、针对实时系统碰撞风险,利用信息融合和概率知识对实时船舶系统碰撞风险进行定量建模,同时提出了风险计算方法并设计了一种系统拓扑分层化简的算法,对风险计算进行简化。此外,设计了风险效用函数来衡量同一区域不同时间段或者不同区域同一时间段系统碰撞风险的变化程度,并设计了一种基于速度调节的碰撞风险控制策略,从而为降低系统碰撞风险提供了理论依据和控制方法。最后,通过大量仿真验证了所提建模方法能有效地量化系统碰撞风险,所提出的策略能够有效降低风险。 二、针对实时系统航行异常风险,利用高斯混合模型(GMM)和主成分分析(PCA)对单船舶航行数据进行模态划分,并提出了一种基于置信区间的风险计算方法。然后结合GMM和PCA两者的结果进行异常识别。最后,通过大量实验说明了所提方法能够较好地建模船舶航行状态,量化船舶航行风险,识别航行异常数据。 三、综合本文前面的研究,从宏观层面对两类系统风险和显性交通流的关系进行了研究。重新定义了宏观交通流的统计方法。使用神经网络进行模型的训练,得到两类系统风险和显性交通流的关系。大量实验结果验证了训练模型预测的风险和真实风险的一致性。
【关键词】：系统碰撞风险 船舶航行异常 风险控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U698
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.2 研究现状17-21
• 1.2.1 船舶碰撞风险17-19
• 1.2.2 船舶航行异常风险19-20
• 1.2.3 本文工作20-21
• 第二章 基于隐性交通流的系统碰撞风险21-43
• 2.1 引言21
• 2.2 问题建模21-23
• 2.3 风险计算和拓扑分层化简23-32
• 2.3.1 基于单船舶碰撞危险度的风险计算和拓扑分层化简23-28
• 2.3.2 基于船舶对碰撞风险的系统碰撞风险计算和拓扑分层化简28-32
• 2.4 碰撞风险效用函数32-33
• 2.5 碰撞风险控制策略33-35
• 2.6 实验评估35-42
• 2.6.1 仿真数据场景36-40
• 2.6.2 AIS数据环境40-42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 基于隐性交通流的船舶航行异常事件的风险43-61
• 3.1 引言43-44
• 3.2 基于GMM的模态划分、及风险计算44-48
• 3.2.1 GMM基本理论44-46
• 3.2.2 模态划分46-47
• 3.2.3 风险计算47-48
• 3.3 基于PCA的模态划分、及风险计算48-51
• 3.3.1 PCA基本理论48-50
• 3.3.2 模态划分50-51
• 3.3.3 风险计算51
• 3.4 GMM-PCA检测方法51-52
• 3.5 实验评估52-59
• 3.5.1 高斯混合模型对航行特征向量的建模52-56
• 3.5.2 船舶的搁浅、走锚和漂航风险识别与评估56-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 基于显性交通流的神经网络整体风险模型学习61-73
• 4.1 引言61-62
• 4.2 显性交通流的统计方法62-63
• 4.3 神经网络的基本概念63-66
• 4.3.1 BP神经网络64
• 4.3.2 BP学习算法64-66
• 4.4 神经网络风险学习66
• 4.5 实验评估66-71
• 4.6 本章小结71-73
• 第五章 总结与展望73-77
• 5.1 主要工作总结73-74
• 5.2 展望74-77
• 参考文献77-81
• 附录A81-87
• 附录B87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李岩;王惠文;叶明;刘丹;;基于Squeezer算法的大规模矩阵聚类分析[J];北京航空航天大学学报;2009年12期

2 赵劲松;宋淑华;;船舶驾驶员主观碰撞危险度的测度[J];大连海运学院学报;1990年01期

3 卓永强,杨盐生,于晓利;走锚船漂流方向概率密度函数的研究[J];大连海事大学学报;1999年01期

4 李丽娜;船舶自动避碰研究中安全会遇距离等要素的确定[J];大连海事大学学报;2002年03期

5 树伟;俞孟蕻;;基于专家系统和搜索算法避碰系统的研究[J];舰船科学技术;2007年04期

6 陈建华;陈红卫;刘科;;基于模糊神经网络的一种船舶碰撞危险度计算方法[J];舰船科学技术;2008年02期

7 胡中凯;尹群;刘海燕;;基于贝叶斯网络方法对船舶搁浅概率的研究[J];舰船科学技术;2010年02期

8 刘克中,王助祥;改进BP算法在船舶碰撞危险度计算中的应用[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2003年03期

9 季永青;神经模糊系统在船舶危险度中的应用[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2004年05期

10 李晗;萧德云;;基于数据驱动的故障诊断方法综述[J];控制与决策;2011年01期

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本文编号：390783