基于AIS信息的船舶靠泊行为特征挖掘算法研究

发布时间：2017-09-12 06:18

  本文关键词：基于AIS信息的船舶靠泊行为特征挖掘算法研究

  更多相关文章： AIS信息 船舶靠泊行为特征 靠泊操纵三要素 数据挖掘 SQL Server

【摘要】：对海洋运输船舶而言,其靠泊操纵的核心在于合理搭配航速、船位、船首向与码头轴线间的交角等三个关键要素,从而确保船舶最终安全、顺利、高效地入泊。挖掘并发现三要素的内在规律及其相关性,是实现安全靠泊操纵的前提。在此之前,国内的引航员和船长们针对靠泊操纵开展了大量的研究。他们主要结合自身经验,基于船舶靠泊码头的具体实例,围绕船舶引航与操纵技术、船舶的操纵特点等进行定性分析。为集中、深入地研究船舶靠泊过程中上述三要素的普遍规律,本文拟从海量的船舶AIS数据中挖掘出靠泊船舶的数据,并对其进行定量研究,继而提炼出潜在的、可反映船舶靠泊行为特征的信息。基于AIS数据,结合海上交通工程、数据库及统计学理论等知识,运用数据挖掘方法与技术,重点针对船舶靠泊行为特征及其挖掘算法进行研究,主要工作如下:(1)利用船舶综合信息服务系统,对船舶AIS数据进行采集、解码、存储入库等操作,并在AIS数据库内进行有效的数据清理工作,为后续深入研究船舶靠泊行为特征奠定坚实的数据基础;(2)基于海上交通工程理论,重新定义广义船舶靠泊行为;综合广义船舶靠泊行为和靠泊操纵三要素的概念,提出船舶靠泊行为特征,由此建立靠泊船OD航迹距离模型;(3)基于靠泊船OD航迹距离模型中各航迹点的离散分布的特征,在SQL Server分别设计了查询特定区域AIS数据的算法、靠泊船OD航迹距离算法、对地航速与船首向变化率挖掘算法;并在OD航迹距离算法中嵌入航海学上的中分纬度算法,用于计算各相邻航迹点之间的距离,并对其进行无量纲的标准化处理,以彰显船舶靠泊行为特征的普适性;(4)选取靠泊厦门海沧和嵩屿、天津北疆和东疆港区,船长200米以上的集装箱船舶作为研究对象。按照船长区间[200,250]、(250,300]、(300,350]、(350,400]将集装箱船分别分为小型、中型、大型、超大型等四类,并重点针对中型、大型和超大型船舶的靠泊行为特征进行分析研究,得到船舶靠泊操纵过程中相关动态参数的建议区间。结果表明,船舶靠泊行为特征挖掘算法能有效地提炼出相关数据,并能初步展示不同船舶在靠泊操纵过程中其行为特征的内在规律,以及它们相互之间的关联性。这为下一步研究靠泊操纵过程中的其他各项动态参数奠定基础;也为主管部门发现不同类型船舶的靠泊操纵习惯提供依据;还为一线的引航员或船舶自引人员制订适合于不同类型船舶的靠泊操纵动态参数搭配方案、优化靠泊操纵提供了可能。
【关键词】：AIS信息 船舶靠泊行为特征 靠泊操纵三要素 数据挖掘 SQL Server
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符号表10-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 选题的研究目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 船舶AIS数据应用的研究现状12-13
• 1.2.2 保障船舶靠泊航行安全的研究现状13-14
• 1.3 论文主要研究内容及创新点14-15
• 1.3.1 主要研究内容15
• 1.3.2 创新点15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 船舶综合信息服务系统及相关基础理论16-25
• 2.1 数据挖掘概述16-18
• 2.1.1 数据挖掘16
• 2.1.2 数据挖掘的流程16-17
• 2.1.3 常用数据挖掘方法概述17-18
• 2.2 船舶综合信息服务系统18-24
• 2.2.1 系统介绍及功能展示18-20
• 2.2.2 AIS数据解码20-22
• 2.2.3 AIS数据存储22-23
• 2.2.4 AIS数据清理23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 船舶靠泊行为特征挖掘算法设计25-39
• 3.1 船舶靠泊行为特征概述25-28
• 3.1.1 船舶靠泊行为25
• 3.1.2 船舶靠泊行为特征25-27
• 3.1.3 船舶靠泊行为特征挖掘的总体流程27-28
• 3.2 靠泊船OD航迹距离模型及关键问题分析28-29
• 3.2.1 靠泊船OD航迹距离模型28
• 3.2.2 关键问题分析28-29
• 3.3 查询特定区域AIS数据的算法设计29-33
• 3.3.1 查询凸多边形区域AIS数据算法设计29-32
• 3.3.2 查询规则闭合曲线区域AIS数据算法设计32-33
• 3.4 靠泊船OD航迹距离算法设计33-36
• 3.4.1 算法的主要思想33-34
• 3.4.2 算法步骤及说明34-36
• 3.4.3 算法特性分析36
• 3.5 对地航速、船首向变化率挖掘算法设计36-38
• 3.5.1 算法的主要思想36-37
• 3.5.2 主要算法步骤37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 船舶靠泊行为特征挖掘算法实例研究39-56
• 4.1 引言39
• 4.2 集装箱船的操纵性能概述39-40
• 4.3 集装箱船靠泊行为特征研究40-54
• 4.3.1 研究范围及对象的确定40-41
• 4.3.2 靠泊航速分布41-49
• 4.3.3 靠拢角度分布49-51
• 4.3.4 对地航速变化率分布51-53
• 4.3.5 船首向变化率分布53-54
• 4.4 结果应用54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 在学期间科研成果情况63

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1 何腾蛟;;船舶自动识别系统(AIS)概述[J];科协论坛(下半月);2008年11期

2 邓洪章;船舶自动识别系统(AIS)[J];天津航海;2002年04期

3 白木子荫;认识船舶自动识别系统(AIS)[J];天津航海;2002年04期

4 谷溪,李军;船舶自动识别系统(AIS)的研究和应用[J];南通航运职业技术学院学报;2003年01期

5 高守军;;船舶自动识别系统(AIS)研究与发展[J];天津航海;2006年02期

6 明纪栋;施扬;;船舶自动识别系统AIS消息处理的研究[J];机电设备;2007年02期

7 周勇;;船舶自动识别系统AIS的应用[J];科技与企业;2013年12期

8 何江民;;船舶自动识别系统(AIS)的检查[J];航海技术;2006年03期

9 王树茂;;船舶自动识别系统(AIS)[J];中国海事;2010年05期

10 张颖;;船舶自动识别系统(AIS)接口数据的解读[J];青岛远洋船员学院学报;2010年02期

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1 邓洪章;;船舶自动识别系统(AIS)[A];中国航海学会2001年度学术交流会论文集[C];2001年

2 邹红兵;张鹏;;船舶自动识别系统(AIS)的应用[A];中国航海学会内河船舶驾驶专业委员会学术年会论文集[C];2004年

3 张福祥;;船舶自动识别系统——AIS[A];2001航海技术现状与发展趋势论文集[C];2001年

4 陈海泉;;船舶自动识别系统(AIS)[A];2004防止船舶行事故新经验新技术学术研讨会论文集（上册）[C];2004年

5 杨永康;;船舶自动识别系统(AIS)的国际标准[A];2002航海实用新技术论文集[C];2002年

6 谷春国;;船舶自动识别系统(AIS)及应用[A];船舶航泊安全的新经验新技术论文集（下册）[C];2007年

7 冀振宇;;简介AIS航标功能及原理[A];中国航海学会航标专业委员会沿海航标学组、无线电导航学组、内河航标学组年会暨学术交流会论文集[C];2009年

8 卢小校;李金伟;;AIS与不协调避碰行动[A];海洋船舶避碰论文集[C];2005年

9 单浩宇;单浩明;;AIS在港口管理及船舶监控中的应用[A];2008-2009年船舶通信导航论文集[C];2009年

10 孙仲奎;;上海世博会船舶AIS设备专项检查探讨[A];中国航海学会内河海事专业委员会2010年度海事管理学术交流会优秀论文集[C];2010年

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1 本报记者 宦建新 通讯员 钱玉红;要让全国的船舶用上国产“AIS”[N];科技日报;2005年

2 驻沪记者 赵虎　通讯员 李同山 陆新明;上海港已有近九成船舶安装AIS[N];中国水运报;2010年

3 本报记者 吴世哲;AIS感知船舶一举一动[N];中国交通报;2011年

4 记者　陈国雄　通讯员　李文翔;我国自主研制AIS航标和遥测遥控系统试运行成功[N];中国水运报;2005年

5 驻粤记者 陈国雄　通讯员 蔡俊杨 杨晖;油船撞船逃逸 AIS成功追查[N];中国水运报;2009年

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1 刘畅;船舶自动识别系统（AIS）关键技术研究[D];大连海事大学;2013年

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1 朱伟玮;AIS患者主侧凸及总体侧凸向量对手术前后躯干冠状面平衡的影响[D];福建医科大学;2015年

2 任娜;北斗卫星导航系统在AIS中的应用研究[D];集美大学;2016年

3 黄泽洋;基于AIS信息的船舶靠泊行为特征挖掘算法研究[D];集美大学;2016年

4 崔捷;基于AIS数据的船舶危险驶过研究[D];大连海事大学;2014年

5 邬蕊竹;基于复杂网络的云会计AIS可信需求演化传播影响[D];重庆理工大学;2015年

6 张宇;通用船舶自动识别系统（AIS）及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2004年

7 魏照坤;基于AIS的船舶轨迹聚类与应用[D];大连海事大学;2015年

8 吴华锋;船舶自动识别系统（AIS）的网络性能研究[D];大连海事大学;2004年

9 方耿舜;AIS航标开发与应用的研究[D];集美大学;2012年

10 曲清泉;基于AIS的多船自动避碰专家系统[D];大连海事大学;2005年

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本文编号：835561