VTS信息模拟器中船舶运动模型的研究

论文摘要

由于VTS系统能够实现对水域的实时监控,最大限度地防止或减少交通事故的发生,监视和保护水域环境,同时为船舶提供各种信息咨询服务,其已成为海事部门实施水上交通监督管理的有力工具。我国的VTS工程建设发展迅速,已覆盖了沿海大部分港口和水道以及长江中下游等重要航段。随着VTS的迅速发展,全球对VTS操作员的需求大大增加。VTS操作管理人员掌握VTS中的关键技术是提高自己的业务水平,使VTS能够可靠、正常运行并充分发挥功能的一个基本需要。因此,VTS人员必须进行足够的培训和具备足够的资格操作VTS使其发挥作用。该课题来源于国家船舶导航工程中心建设项目“VTS信息模拟器的研究”,船舶运动模型是VTS信息模拟器中的关键部分,研究船舶运动模型的目的主要在于可以人为设置各种海上交通形势（运动状态）,为培训和进行水上交通工程研究制造各种需要的交通形势。由此培养VTS操作人员处理各种交通事件以及应对突发事件的能力。本文主要通过模拟船舶在预定的平滑航线上航行,产生平滑的航迹,得到船舶在航行中的位置变化数据,主要包括船舶位置、速度以及航向等,并将其传输给VTS信息模拟器的其他部分。本文重点研究了如何将设置的折线航线平滑以及在转向点处如何模拟船舶产生圆滑的航迹的问题,我们设置一个准则判断设置的两航线的交点是否为转向点,在非转向点采用最小二乘法平滑航线,而在转向点采用船舶自身转向时的回旋特性来进行圆滑航线。平滑航线后使船舶沿其航行,使船舶产生平滑的航迹。最后通过Visual C++平台,实现了模拟船舶在电子海图上沿着预定航线航行的状态,得到了船舶运动过程中产生的数据,并通过UDP数据报将其传输给VTS信息模拟器的信息源模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 VTS系统中船舶运动模型研究的现状
• 1.3 论文研究的内容、方法
• 1.4 论文研究的组织结构
• 第2章 信息模拟器中船舶运动参数分析
• 2.1 VTS信息模拟器中船舶运动模型的功能
• 2.1.1 VTS信息模拟器的结构和功能
• 2.1.2 船舶运动模型的结构和功能
• 2.2 船舶的种类及技术参数
• 2.2.1 船舶种类
• 2.2.2 船舶的技术参数
• 2.3 船舶运动学参数
• 2.3.1 船舶运动坐标系
• 2.3.2 船舶运动参数
• 2.4 船舶运动过程中的操纵
• 2.4.1 船舶操纵内容
• 2.4.2 船舶操纵原理
• 第3章 信息模拟器中船舶运动航迹的设置
• 3.1 船舶运动背景显示
• 3.1.1 海图显示
• 3.1.2 地理坐标显示
• 3.2 船舶运动航线及船舶的设置
• 3.2.1 设置航线
• 3.2.2 船舶的设置
• 3.3 船舶运动航线的平滑
• 3.3.1 航线平滑的几种方法
• 3.3.2 船舶运动航线的平滑
• 3.3.3 航线平滑的影响因素
• 3.4 船舶运动轨迹及数据产生
• 第4章 船舶运动数据的传输
• 4.1 数据传输格式
• 4.2 数据传输方式
• 4.2.1 串口发送数据
• 4.2.2 利用TCP/IP进行数据发送
• 4.2.3 UDP数据发送
• 4.3 数据传输的实现
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历