航运船舶大数据分析与智慧监管技术

本书总结了航运船舶大数据分析与智慧监管技术的研发和应用经验,系统阐述了其理论框架、关键技术、系统构建及应用实践,旨在通过智能化、信息化的手段,提升航运船舶的安全管理水平,为航运企业和监管部门开展相关研究工作提供参考

本书作者总结了航运船舶大数据分析与智慧监管的建设经验,将研究的核心成果编撰成书,全面、系统地展示了航运船舶大数据分析与智慧监管技术的应用成果。本书内容涵盖航运船舶大数据的特征、关键技术、典型应用案例及未来发展趋势,强化对航运船舶智慧监管的认识,旨在为航运企业、监管机构及科研人员提供理论指导与实践参考。

毕金强，男，40岁，博士，高级工程师。近五年主持或参加国家重点研发计划项目、天津市交通运输科技发展计划项目、天津市自然科学基金等课题项目10余项，在港口安全信息化领域承担多项大型项目，形成了多项国际先进的科技成果。近五年发表SCI、EI等高水平论文10篇，出版港口危险货物安全监管信息系统研发与应用等学术专著2部，授权专利10余项，获行业科技进步奖7项，在港口安全信息化研究和设备研发领域具有雄厚的研究能力。

第1章　绪论 1第2章　航运船舶智慧监管 52.1　航运船舶智慧监管定义 52.2　国内外船舶智慧监管发展经验 62.2.1 国际船舶智慧监管发展经验 62.2.2 国内船舶智慧监管发展经验 72.2.3 国内外船舶智慧监管对比分析 82.3　新一代信息技术对航运发展的推动 102.3.1 信息技术在船舶智能航运中的应用 112.3.2 航运船舶信息平台技术体系 112.3.3 航运船舶人工智能应用研究 12第3章　国际公约下的船舶智能化发展 153.1　国际公约 153.1.1 国际海事公约 153.1.2 国际海事组织海上安全委员会相关工作 163.1.3 国际航标协会相关工作 183.1.4 国际标准化组织船舶与海洋技术委员会相关工作 193.1.5 海上导航与无线电通信设备及系统技术委员会相关工作 203.2　我国相关标准规范 203.3　全球航运区块链联盟的相关工作 223.4　AI发展对传统航运业的挑战 24第4章　大数据分析——沿海水域通航安全分析 284.1　基于 AIS的海上船舶可航框架数据挖掘 284.1.1 高密度搜索驱动的SNRF构建框架 304.1.2 SNRF的应用价值及其对船舶自主巡航的支撑 444.2　沿海水域通航安全评价模型构建及定量分析 454.2.1 通航安全影响因素评价指标体系 454.2.2 评价指标隶属函数与量化准则 494.2.3 通航安全评价模型构建 574.2.4 沿海水域动态网格评价及风险判定 64第5章　人工智能赋能——多源异构数据融合的船舶异常行为分析 735.1　船舶轨迹预测研究框架 735.2　多源融合时空数据集构建 765.2.1 船舶数据分析与处理 765.2.2 海洋环境数据分析与处理 775.2.3 数据融合处理 785.3　混合神经网络模型构建 805.3.1 卷积神经网络结构 805.3.2 循环神经网络结构 815.3.3 CNN-GRU神经网络构建 825.3.4 多头注意力机制的应用 825.3.5 CNNGRU-MHA混合神经网络模型 845.4　复杂环境下单船异常行为分析 865.4.1 数据集描述 865.4.2 超参数选择 865.4.3 评价指标 875.4.4 结果分析 875.5　多船会遇下的船舶异常行为分析 975.5.1 基于图论复杂网络的多船会遇重点船检测 975.5.2 基于时空注意力图卷积神经网络的多船会遇异常行为检测 111第6章　智能船舶装备研发——基于历史数据与船舶实时感知数据融合的船舶自主巡航系统 1166.1　基于视觉SLAM 的海上航道要素识别 1166.1.1 ORB-SLAM3算法与多传感器融合 1166.1.2 航道稠密三维重建与要素识别技术 1246.1.3 目标设施成像及特殊定位 1286.2　基于视觉YOLO的海上目标识别、跟踪与轨迹预测 1376.2.1 目标识别 1376.2.2 目标跟踪 1386.2.3 轨迹预测 1476.3　基于启发式算法的海上路径规划 1506.3.1 单船路径规划中的启发式算法应用 1506.3.2 编队路径规划的启发式协同策略 1546.3.3 复杂环境与动态约束的启发式适配 1726.3.4 启发式算法的融合与优化趋势 188第7章　主动式船舶监管一体化平台建设与应用 1917.1　数字孪生系统构建方法 1917.1.1 基础地理场景构建方法 1917.1.2 船舶交通流场景构建方法 1927.1.3 海洋水文气象场景构建方法 1977.2　场景显示效率优化方法与分析 1997.2.1 场景显示效率优化方法 1997.2.2 实验对比分析 2017.2.3 船舶通航安全监管系统 2027.3　数字孪生系统 2147.3.1 数字孪生系统框架 2147.3.2 系统功能设计与实现 2167.4　船舶通航安全应用与分析 218参考文献 221