基于LSTM-RNN的船舶操纵运动黑箱建模 被引量：1

1

作者 田延飞 李知临 +1 位作者 艾万政 韩喜红 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第11期80-84,共5页

当无需揭示船舶操纵运动机理过程,而只需对输入输出建立映射时,黑箱建模成为一种有效途径。本文基于长短期记忆-循环神经网络(Long Short-term Memory-recurrent Neural Network,LSTM-RNN)构建船舶航向-舵角黑箱模型,LSTM网络为10-10-1... 当无需揭示船舶操纵运动机理过程,而只需对输入输出建立映射时,黑箱建模成为一种有效途径。本文基于长短期记忆-循环神经网络(Long Short-term Memory-recurrent Neural Network,LSTM-RNN)构建船舶航向-舵角黑箱模型,LSTM网络为10-10-1结构,误差指标为RMSE,参数学习采用Adam算法。开展实船Z型操纵实验获取了航向-舵角数据。前70%用于模型训练,后30%用于模型测试。训练后的模型使得RMSE达到设计目标。对测试集数据,训练后模型拟合优度在0.98以上,表明其具有良好的有效性和泛化性。文中航向-舵角LSTM-RNN黑箱模型结构简明清晰,参数明确,易于实际操作使用,为航向-舵角关系建模提供了一种可行方法。 展开更多

关键词 船舶操纵运动 黑箱建模 机器学习 LSTM-RNN

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基于SketchUp开发码头视景三维模型

2

作者 朱勇杰 田延飞 《信息技术》 2024年第9期135-139,146,共6页

码头视景建模与仿真是数字化改革工作的一种体现,具有广泛和迫切的需求。文中关注基于SketchUp的码头视景三维建模,结合实践经历,介绍并总结了基于SketchUp开发码头视景三维模型的具体操作方法/流程;并对在建模过程中出现的问题,给出了... 码头视景建模与仿真是数字化改革工作的一种体现,具有广泛和迫切的需求。文中关注基于SketchUp的码头视景三维建模,结合实践经历,介绍并总结了基于SketchUp开发码头视景三维模型的具体操作方法/流程;并对在建模过程中出现的问题,给出了相应的解决办法。展示了使用文中方法/流程开发码头视景三维模型的示例。结果表明:构建的码头视景三维模型与实景一致,模拟场景视觉效果逼真。文中介绍的方法/流程充分基于实践,可操作性强,易于掌握和应用,能够快速、高效地开发码头视景三维模型。 展开更多

关键词 数字化 三维建模 SKETCHUP 视景 码头

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利用新型蝙蝠算法辨识船舶运动模型参数 被引量：5

3

作者 田延飞 黄立文 +1 位作者 熊勇 胡山川 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第8期136-143,共8页

为准确、有效辨识出船舶运动模型的参数,以构建精确的船舶运动模型,将群智能优化算法中新型蝙蝠算法引入船舶运动模型的参数辨识。将船舶运动模型参数辨识问题转化为一个多维变量函数优化问题,分析了新型蝙蝠算法求解船舶运动模型参数... 为准确、有效辨识出船舶运动模型的参数,以构建精确的船舶运动模型,将群智能优化算法中新型蝙蝠算法引入船舶运动模型的参数辨识。将船舶运动模型参数辨识问题转化为一个多维变量函数优化问题,分析了新型蝙蝠算法求解船舶运动模型参数辨识的适应性;给出了采用新型蝙蝠算法进行船舶运动模型参数辨识的流程。基于实船实验数据,采用新型蝙蝠算法辨识了实船一阶线型响应型模型参数。实例显示,将船舶运动模型参数辨识问题转化成优化问题,通过新型蝙蝠算法对构建的误差准则目标函数的优化,能够快速找到使得目的函数最优的一组变量,该变量即为辨识得到的模型参数。研究表明,提出的技术路线简明且适用,是一种有效的计算机辅助船舶运动模型参数离线辨识方案。 展开更多

关键词 系统辨识 参数辨识 船舶运动模型 群智能 新型蝙蝠算法

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基于云模型和蒙特卡洛方法的通航环境系统风险评价 被引量：5

4

作者 田延飞 润玉宏 +1 位作者 张丹 魏晓阳 《交通运输研究》 2016年第6期38-46,共9页

在通航环境系统风险评价的实践过程中,往往面临很多不确定性因素,这使得风险评价工作的开展面临一定的困难。为充分利用不确定性信息并克服其不利影响,将云模型和蒙特卡洛方法引入船舶通航环境系统风险评价,构建了基于正态云模型和蒙特... 在通航环境系统风险评价的实践过程中,往往面临很多不确定性因素,这使得风险评价工作的开展面临一定的困难。为充分利用不确定性信息并克服其不利影响,将云模型和蒙特卡洛方法引入船舶通航环境系统风险评价,构建了基于正态云模型和蒙特卡洛思想的通航环境系统风险综合评价模型,并给出了实现方案。模型中,以正态云模型为工具实现风险评价过程中定性描述和定量表示之间的相互转换,实现了基于云模型的通航环境系统各因素的风险评价;采用蒙特卡洛方法得到通航环境系统风险云模型的三个关键参数。以杭州湾跨海大桥通航环境风险综合评价为例,对所建模型的可行性和有效性进行了验证。研究表明,该模型能够作为在不确定性环境下实现通航环境系统风险综合评价的一种有效方法。 展开更多

关键词 安全科学 通航环境 综合风险评价 云模型 蒙特卡洛方法

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激励机制改进蚁群优化算法用于全局路径规划 被引量：5

5

作者 田延飞 黄立文 李爽 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第20期282-287,共6页

为提高优化算法搜索能力,分析了基本蚁群优化算法和心理学家斯金纳的强化激励方法的基本原理,将正、负激励原理应用于改进基本蚁群优化算法,提出了基于激励机制的改进蚁群算法,并给出了其数学描述。将改进的算法应用于求解旅行商问题和... 为提高优化算法搜索能力,分析了基本蚁群优化算法和心理学家斯金纳的强化激励方法的基本原理,将正、负激励原理应用于改进基本蚁群优化算法,提出了基于激励机制的改进蚁群算法,并给出了其数学描述。将改进的算法应用于求解旅行商问题和避碰约束下的最短路径规划问题,并与基本算法进行比较。仿真试验显示,改进的蚁群算法有效搜索到最短路径,实现全局路径优化。由于采用了激励机制,使得种群中所有个体都能够积极向最优解移动,从而更快地找到最优解,其较之基本蚁群算法具有较快的收敛速度,整体性能优越,能够应用于求解路径规划等问题。 展开更多

关键词 交通工程 改进蚁群优化算法 激励机制 全局路径规划

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内河船舶航行环境视景三维仿真 被引量：2

6

作者 田延飞 黄立文 +1 位作者 陈姚节 谭天力 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第3期115-120,共6页

基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX... 基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模。在VC++环境下,以开源软件OpenSceneGraph(OSG)为驱动平台,对内河船舶航行环境视景模块三维模型进行了数据融合,同时以细致的渲染来加强模拟的真实感。仿真显示:所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度,场景驱动具有逼真的效果,能够满足航海仿真的要求并应用于大型船舶操纵模拟器建设。 展开更多

关键词 航海工程 内河航行 视景仿真 OpenSceneGraph(OSG)

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基于拓展标度AHP的港区船舶溢油应急设备库选址 被引量：1

7

作者 田延飞 黄立文 曹瑞 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2015年第1期88-91,共4页

为突破传统层次分析法标度的局限性和实现以港区船舶溢油事故风险为主要决策依据时的溢油应急设备库选址,基于传统层次分析法构建了以船舶溢油事故风险为准则的港区船舶溢油事故应急设备库选址模型.考虑对风险定性认识的差异、表征风险... 为突破传统层次分析法标度的局限性和实现以港区船舶溢油事故风险为主要决策依据时的溢油应急设备库选址,基于传统层次分析法构建了以船舶溢油事故风险为准则的港区船舶溢油事故应急设备库选址模型.考虑对风险定性认识的差异、表征风险各指标的值的差异以及各指标风险等级分级差异等,对模型中因素重要性比较标度进行了拓展.对舟山港6个港区的船舶溢油应急设备库选址进行了算例分析,结果显示,1#港区权重最大,风险准则下溢油应急设备库选址最优方案为1#港区.研究表明,所构建溢油应急设备库选址模型是可行的,能够为港区船舶溢油风险排序以及应急设备库选址等提供依据. 展开更多

关键词 船舶溢油风险 应急设备库 选址 层次分析法 拓展标度

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基于人工蜂群算法的船舶运动模型参数离线辨识 被引量：4

8

作者 田延飞 胡山川 +1 位作者 黄立文 熊勇 《信息技术》 2017年第11期49-52,共4页

为准确、有效辨识出船舶运动模型的参数,以构建精确的船舶运动模型,将群智能优化算法中的人工蜂群算法引入到船舶运动模型的参数辨识。将船舶运动模型参数辨识问题转化为一个多维变量函数优化问题,分析了人工蜂群算法求解船舶运动模型... 为准确、有效辨识出船舶运动模型的参数,以构建精确的船舶运动模型,将群智能优化算法中的人工蜂群算法引入到船舶运动模型的参数辨识。将船舶运动模型参数辨识问题转化为一个多维变量函数优化问题,分析了人工蜂群算法求解船舶运动模型参数辨识的适应性;给出了采用人工蜂群算法进行船舶运动模型参数辨识的流程。以响应型船舶运动模型参数辨识为例,仿真研究显示,将船舶运动模型参数辨识问题转化成优化问题,通过人工蜂群算法对构建的误差准则目标函数的优化,能够快速找到使得目的函数最优的一组变量,该变量即为辨识得到的模型参数。研究过程及结果表明,文中的技术路线简明且适用,是一种有效的计算机辅助船舶运动模型参数离线辨识方案。 展开更多

关键词 船舶运动模型 参数辨识 多维变量函数优化 群智能 人工蜂群算法

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基于操纵试验的实船运动模型参数辨识实例研究 被引量：1

9

作者 田延飞 周欣蔚 +2 位作者 黄立文 熊勇 陈立家 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第15期11-15,共5页

参数辨识对于构建船舶操纵运动数学模型具有重要意义。为有效、准确估计实船操纵运动模型参数,提出一种基于系统辨识原理、采用递推最小二乘算法进行差分方程型船舶运动模型参数辨识的技术路线。基于操纵试验数据,将技术路线应用于实船... 参数辨识对于构建船舶操纵运动数学模型具有重要意义。为有效、准确估计实船操纵运动模型参数,提出一种基于系统辨识原理、采用递推最小二乘算法进行差分方程型船舶运动模型参数辨识的技术路线。基于操纵试验数据,将技术路线应用于实船舵角-航向差分方程模型的参数辨识。应用研究显示,提出的技术路线在实船操纵运动模型参数辨识的应用中可行性好,辨识出的参数具有较高的精度,模型输出能够较好拟合观测输出。本文中提出的技术路线流程简单,便于工程实现,能够为船舶运动模型参数的自动辨识提供支持。 展开更多

关键词 系统辨识 参数辨识 船舶运动模型 递推最小二乘算法 操纵试验

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海上船舶碰撞贝叶斯网络模型及其应用 被引量：1

10

作者 田延飞 乔慧 +2 位作者 滑林 闵少松 张乔斌 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第6期28-33,共6页

探究海上船舶碰撞事故致因、事故演化,对于事故风险防控具有重要作用。为此,收集了浙江海事局辖区70起海上船舶碰撞事故,其中60起用于建模,10起用于验证(测试)。首先,通过分析事故致因链,构建出含19个条件节点、1个结果节点的贝叶斯网... 探究海上船舶碰撞事故致因、事故演化,对于事故风险防控具有重要作用。为此,收集了浙江海事局辖区70起海上船舶碰撞事故,其中60起用于建模,10起用于验证(测试)。首先,通过分析事故致因链,构建出含19个条件节点、1个结果节点的贝叶斯网络模型;然后,采用数理统计方法和贝叶斯公式确定模型参数,即条件概率表,计算可知,对于测试案例,模型预报的发生概率在80%以上(接近于100%,事故发生),验证了模型的可靠性。模型推理发现:人为因素是船舶碰撞的主要原因,其中瞭望不当、碰撞估计不足和未采取有效的避碰措施是引发事故的关键因素。该贝叶斯网络模型可用于浙江海事局辖区船舶碰撞事故致因分析,预报事故发生概率,进而为发掘事故起源、探索演化机理和有针对性地采取事故风险防范措施提供理论和实践支持。 展开更多

关键词 船舶碰撞 事故概率 事故致因 贝叶斯网络 浙江海事局辖区

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海洋石油工作船挂、解拖作业安全影响因素分析 被引量：1

11

作者 田延飞 《交通科技》 2012年第1期101-104,共4页

从海洋石油工作船挂、解拖的实际作业流程出发,根据海上交通工程系统理论,将作业安全的影响因素划分为人员-船舶-作业环境3大类,采用层次分析法,找出3大类因素中相对主要的因素,得出其对作业安全的影响程度,从而有针对性地为选择安全作... 从海洋石油工作船挂、解拖的实际作业流程出发,根据海上交通工程系统理论,将作业安全的影响因素划分为人员-船舶-作业环境3大类,采用层次分析法,找出3大类因素中相对主要的因素,得出其对作业安全的影响程度,从而有针对性地为选择安全作业环境、提供安全作业条件、实施安全管理等提供理论参考。 展开更多

关键词 工作船 挂、解拖 安全 影响因素

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VTS监控效果的灰色关联度评价

12

作者 田延飞 陈厚忠 《交通科技》 2011年第6期93-94,共2页

根据灰色关联度的基本原理,建立了不同水域VTS监控效果评价的模型。该模型不需要大量复杂完备的数据,计算简洁。应用该关联度模型评价了4个VTS水域的监控效果,给出了监控效果的排序。

关键词 VTS监控 灰色关联度 评价

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港区船舶溢油应急联防设备库选址优化研究 被引量：5

13

作者 陈立家 田延飞 +2 位作者 黄立文 曹瑞 郑千钧 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期172-176,共5页

为优化港区溢油应急联防设备库选址,以层次分析法(AHP)计算船舶溢油事故风险准则下的参与溢油应急港区的权重,进而构建以加权距离最小为目标的港区溢油应急设备库选址优化模型。采用遗传算法对其求解。将模型应用于舟山港6个港区的溢油... 为优化港区溢油应急联防设备库选址,以层次分析法(AHP)计算船舶溢油事故风险准则下的参与溢油应急港区的权重,进而构建以加权距离最小为目标的港区溢油应急设备库选址优化模型。采用遗传算法对其求解。将模型应用于舟山港6个港区的溢油应急联防设备库选址。在船舶溢油事故风险评估的基础上,以AHP计算得到风险准则下6个港区的权重排序,最终解算的应急设备库优化选址为1号港区。结果表明,加权距离最小化的优化选址模型考虑了风险准则下的港区权重,其求解的港区溢油应急联防设备库选址方案较好地符合实际风险管理需求。 展开更多

关键词 港区 船舶溢油风险 层次分析法(AHP) 权重 应急设备库 选址优化

原文传递

基于BP神经网络与残差分析的船舶交通流量预测 被引量：11

14

作者 翟久刚 田延飞 严新平 《上海海事大学学报》 北大核心 2013年第1期19-22,共4页

为缓和神经网络对历史数据的"过拟合"与预测值"失真"的矛盾,设计一种基于BP神经网络与残差分析的非线性时间序列预测流程.从控制残差为正态分布、白噪声等方面入手,建立合适的人工神经网络,使其既能较好地拟合过去... 为缓和神经网络对历史数据的"过拟合"与预测值"失真"的矛盾,设计一种基于BP神经网络与残差分析的非线性时间序列预测流程.从控制残差为正态分布、白噪声等方面入手,建立合适的人工神经网络,使其既能较好地拟合过去的样本,又可以得到符合未来趋势的预测结果.将该预测流程应用于长江九江大桥观测线船舶交通流量预测,预测效果证明该方法可行. 展开更多

关键词 残差分析 BP神经网络 交通流 预测

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基于船舶领域和MMG的最晚施舵点/CRI研究 被引量：5

15

作者 贺益雄 熊勇 +1 位作者 黄立文 田延飞 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2014年第5期1088-1091,共4页

提出了一种基于MMG和船舶领域的LSP计算模型,以及改进的空间碰撞危险度(space collision risk index,SCRI)/时间碰撞危险度(time collision risk index,TCRI)模型,并进行了计算机仿真.结果表明:水动力模型精度可满足研究与实践要求;基... 提出了一种基于MMG和船舶领域的LSP计算模型,以及改进的空间碰撞危险度(space collision risk index,SCRI)/时间碰撞危险度(time collision risk index,TCRI)模型,并进行了计算机仿真.结果表明:水动力模型精度可满足研究与实践要求;基于二分法的LSP模型能快速、可靠收敛;LSP和SCRI/TCRI模型更符合海员通常做法和避碰规则的公认理解. 展开更多

关键词 船舶领域 水动力模型 二分法 最晚施舵点 碰撞危险度

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面向船舶操纵模拟器的内河水流三维建模与仿真 被引量：5

16

作者 陈立家 刘锭坤 +1 位作者 田延飞 黄巍 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2020年第4期634-639,共6页

为提高船舶操纵模拟器内河水流仿真的真实感,需要结合水流的物理特性对内河河流流体进行建模.在河流流场数值模拟上,构建三维水动力方程,采用忽略二阶水平对流项的标准模型对方程进行闭合,通过有限差分法进行数值离散;在GPU中进行流场渲... 为提高船舶操纵模拟器内河水流仿真的真实感,需要结合水流的物理特性对内河河流流体进行建模.在河流流场数值模拟上,构建三维水动力方程,采用忽略二阶水平对流项的标准模型对方程进行闭合,通过有限差分法进行数值离散;在GPU中进行流场渲染,结合计算出的河流水位及速度场信息,基于OpenGL的GLSL多重纹理映射技术对河流流体进行建模.通过仿真实验,证明该方法建立的数值流场与实际水域符合度较高,渲染效果较为真实,能体现出实际的河流流动特性,可用作模拟器内河河流仿真. 展开更多

关键词 船舶操纵模拟器 内河 水流模拟 三维水动力方程 多重纹理映射

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某海洋调查船多波束换能器安装方式的选择 被引量：4

17

作者 曹瑞 田延飞 +2 位作者 陈丹丹 李振阳 谭浩传 《中国水运（下半月）》 2016年第1期129-131,共3页

比较多波束换能器不同安装方式的优缺点。提出多波束换能器安装方式选择的AHP模型,并以某综合海洋调查船为例进行分析,可为不做船模试验时多波束换能器的安装方式的选择提供决策依据。

关键词 多波束换能器 安装方式 层次分析法

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长江干线中下游溢油应急设备点选址优化 被引量：7

18

作者 田书冰 杨亚东 +1 位作者 田延飞 黄立文 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期90-93,共4页

为优化长江干线中下游溢油应急设备点选址,建立溢油应急需求水域风险评价体系,采用云模型对其评价,进而构建以加权距离最小为目标的溢油应急设备点选址模型。采用自适应差分进化算法(Adaptive Differential Evolution,ADE)对其求解。将... 为优化长江干线中下游溢油应急设备点选址,建立溢油应急需求水域风险评价体系,采用云模型对其评价,进而构建以加权距离最小为目标的溢油应急设备点选址模型。采用自适应差分进化算法(Adaptive Differential Evolution,ADE)对其求解。将模型应用于九江港的溢油应急设备点选址,最终解算选址于瑞昌港区及彭泽港区,此评估结果与九江港实际规划相符。 展开更多

关键词 安全工程 选址 溢油应急设备点 云模型 ADE

原文传递

基于NB-IoT和OTA的云上智能井盖监控系统设计 被引量：2

19

作者 赵静静 田延飞 《计算机测量与控制》 2023年第6期123-129,共7页

针对智慧城市建设中城市排水管网各类井盖出现的安全隐患问题及管理难等弊端,提出并实现了基于NB-IoT和OTA的云上智能井盖监控系统。硬件上选用国产低功耗蓝牙芯片HS6621进行电路设计,采集井盖的位置、姿态和井下水位、溢水等信息,通过N... 针对智慧城市建设中城市排水管网各类井盖出现的安全隐患问题及管理难等弊端,提出并实现了基于NB-IoT和OTA的云上智能井盖监控系统。硬件上选用国产低功耗蓝牙芯片HS6621进行电路设计,采集井盖的位置、姿态和井下水位、溢水等信息,通过NB-IoT模块上报云平台;软件上采用微服务技术架构,将井盖的实时监测及日常维护管理等任务分解到不同的服务中,并利用OTA空中下载技术完成终端固件远程升级;经测试,终端硬件整机功耗为98.25μA,符合低功耗设计要求,终端可正常上报监测数据并及时触发报警,能达到实时监控效果;通过管理软件进行工单派发、任务验收和固件升级等日常管理,可降低终端维护成本,有效提高城市智能化管理水平,改善落后的管理方式。 展开更多

关键词 城市井盖 智能监控系统 低功耗 NB-IoT技术 OTA技术

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