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[发明专利]一种基于改进的JPS算法的极地船舶路径规划方法及系统-CN202311004752.0在审
发明人：孙友国;吴达;韩冰;张金奋;吴中岱;张笛 -专利权人：上海船舶运输科学研究所有限公司;武汉理工大学;中远海运科技股份有限公司
申请日： 2023-08-09 - 公布日： 2023-10-17 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于改进的JPS算法的极地船舶路径规划方法及系统，先获取极地船舶所有航行区域的海冰厚度数据、海冰密度数据和空间数据，再根据海冰厚度数据划分出多个海冰类型，根据各个海冰类型和极地船舶的冰级获得风险指数值，再根据风险指数值和海冰密度数据计算出所有航行区域的船舶可通行值，根据某个航行区域的可通行值和所有航行区域中计算出的最大可通行值计算出该航行区域的航行风险值，然后根据该航行区域的空间数据建立二维栅格地图，基于二维栅格地图并结合航行风险值建立三维栅格地图，最后基于三维栅格地图，采用特定的判断方法并结合JPS算法得到极地船舶可通行路径，能够同时满足计算速度快、规划路径优的问题。
一种基于改进 jps 算法极地船舶路径规划方法系统

[发明专利]极地船舶溢油三维应急演练方法、系统及存储介质-CN202310550149.6在审
发明人：张笛;刘荣;张金奋;吴达;殷华兵;郭芝鸿;吴杰;韩吉如;孙友国;吴业媛 -专利权人：武汉理工大学;中远海运特种运输股份有限公司
申请日： 2023-05-16 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开一种极地船舶溢油三维应急演练方法、系统及存储介质，应用于计算机仿真技术领域，能够模拟真实的应急训练场景，并能够对应急人员的操作水平进行评价，从而提高极地船舶溢油事故的应急处理能力。该方法包括：获取预设极地区域的环境数据；根据环境数据构建极地三维航行场景模型；极地三维航行场景模型用于模拟不同环境状态下的船舶航行环境；构建极地冰区溢油扩散漂移模型；根据预设船舶溢油应急响应计划构建应急操作指令；应急操作指令与极地三维航行场景模型相对应；根据应急操作指令和极地三维航行场景模型进行溢油三维应急演练，通过预设传感器获取演练数据；通过预设应急演练评分机制对演练数据进行分析，得到应急演练评估结果。
极地船舶溢油三维应急演练方法系统存储介质

[发明专利]基于深度强化学习的渡船路径规划方法-CN202310673952.9在审
发明人：袁晓丽;袁承基;刘干;张金奋;刘炯炯 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2023-06-07 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于深度强化学习的渡船路径规划方法，包括以下步骤：S1、确定渡船航行规则：针对狭窄水域渡船横越河道的特殊场景，结合COLREGs和内河避碰规则，将渡船与目标船的会遇态势量化为穿越方式；S2、划分碰撞风险：渡船的碰撞风险包括渡船和目标船舶之间的相对距离，渡船的相对距离和碰撞风险分为一级、二级和三级三个等级；S3、构建基于DQN的路径规划：为渡船分别建立状态空间、行为空间、奖励函数和仿真实验，状态空间为一系列可用于路径规划的采集数据，动作空间为用作路径关键元素的操作相关参数。本发明以经济性和安全性作为主要考量指标，构建自主航行路径规划系统，使得规划的路径能在满足安全要求的前提下，力求路径最短。
基于深度强化学习渡船路径规划方法

[发明专利]水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质-CN202110458221.3有效
发明人：陈德山;刘衡睿;李卓翼;汪洋;吴兵;张金奋 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2021-04-27 - 公布日： 2023-07-18 - 主分类号： G06T7/55 文献下载
摘要：本发明公开了一种水下场景的三维重建方法、系统、装置和存储介质，可广泛应用于三维技术领域。本发明方法通过将获取的水下若干张二维声呐图像映射成三维点云数据，并将三维点云数据中设定帧的图像对应的获取的航行位置作为三维点云数据的轨迹位置，接着根据轨迹位置对三维点云数据的其他图像对应的航行位置进行回环检测，并在确定回环检测结果为发生回环后，对发生回环对应的中间三维点云数据进行优化，并建立全局三维点云关联模型；然后对全局三维点云关联模型进行最优化求解，得到优化量，并对优化量进行顺滑处理，生成水下场景的目标三维图，从而通过目标三维图为用户多维度提供有效的水下信息，便于用户及时掌握。
水下场景三维重建方法系统装置存储介质

[发明专利]智能船舶编队航行控制方法、系统、装置及存储介质-CN202111038986.8有效
发明人：吴兵;赵聪聪;郁丁恒;张培;张金奋;万程鹏;陈德山 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2021-09-06 - 公布日： 2023-04-18 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种智能船舶编队航行控制方法、系统、装置及存储介质，涉及智能船舶编队控制技术领域。智能船舶编队航行控制方法对编队进行划分得到多个编队区域，在每个编队区域中构建虚拟领导船舶，结合虚拟领导船舶对编队区域中的智能船舶引入人工势场算法分析得到智能船舶的势场力，得到编队区域中的势场总能量。根据势场总能量、待控制智能船舶的第一运动参数和与待控制智能船舶相邻智能船舶的第二运动参数确定待控制智能船舶的期望状态参数，进而设计待控制智能船舶的跟踪控制器。在编队区域中引入虚拟领导船舶增强了编队的整体性，结合虚拟领导船舶对编队区域进行人工势场分析得出期望状态参数，能够增强编队跟踪控制的稳定性。
智能船舶编队航行控制方法系统装置存储介质

[发明专利]基于协同克里金法的海冰密集度空间精细化插值法-CN202211521607.5在审
发明人： 张金奋;肖娟娟;吴达;张迪;张涵;江海洋;孙友国 -专利权人：武汉理工大学;广东省内河港航产业研究有限公司
申请日： 2022-11-30 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G06F17/11 文献下载
摘要：本发明公开基于协同克里金法的海冰密集度空间精细化插值法，包括以下步骤：S1：将插值区域进行划分，并获取观测点处的海冰密集度观测值和气候参数观测值；S2：将观测点的海冰密集度作为主变量，将与海冰密集度相关性最高的气候参数作为协变量；S3：计算全部观测点相互之间的距离、主变量变异函数值和协变量变异函数值；计算观测点之间的协变异函数值；S4：基于拟合曲线获得协变异函数值的自相关距离；S5：计算每一个插值点自相关距离范围内的观测点与该插值点的之间的距离，并获取观测点与插值点之间的协变异函数值；S6：构建拉格朗日方程，并求解拉格朗日方程，得到权重系数；S7：构建协同Kriging法质控方程，并计算插值点海冰密集度预测值。
基于协同克里金法密集空间精细化插值法

[发明专利]一种多船避碰决策方法及装置-CN202211610016.5在审
发明人：田五六;张金奋;吴达;万红;孟贝贝;唐华浩;王丹;梁永艳;余炎窈;孙嘉伟 -专利权人：北部湾大学;武汉理工大学
申请日： 2022-12-12 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供一种多船避碰决策方法及装置，包括气泵、撞击组件、第一抗冲击机构和第二抗冲击机构，所述气泵的底端和侧边设置有固定座，所述固定座的表面开设有螺纹孔，且固定座通过使用螺丝固定安装在船体的外侧，所述气泵的两端均连接有第一送气管道和第二送气管道，所述第一送气管道的末端与第一抗冲击机构部分相连通，该多船避碰决策方法及装置通过布设多个激光测距模组，即可在对周围多个位置上的船只运动状态进行及时检测，并预判即将发生碰撞的具体位置，从而避免后续碰撞以及碰撞时对船体的中间位置产生损坏，通过第一抗冲击机构和第二抗冲击机构逐级触发，提供多阶段的缓冲效果，将缓冲保护性能得到最大化利用。
一种多船避碰决策方法装置

[发明专利]一种船舶避碰风险识别监测装置-CN202211464644.7在审
发明人：田五六;张金奋;吴达;万红;孟贝贝;王丹;覃志居;刘树胜;邓小富;韦纪安;孙嘉伟 -专利权人：北部湾大学;武汉理工大学
申请日： 2022-11-22 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： B63B49/00 文献下载
摘要：本发明提供一种船舶避碰风险识别监测装置，包括监测装置本体，所述监测装置本体包括升降机构、浮动组件、保护机构和风险探测器，所述升降机构的底端安装有导向杆，所述导向杆的顶部连接有引出线管，所述引出线管和导向杆的内部均穿插有信号线缆，所述升降机构的顶部固定安装在船舶的顶部，所述导向杆的表面安装有浮动组件，该船舶避碰风险识别监测装置通过支撑杆将风险探测器安装在浮动组件的底部，从而在船舶正常航行时将风险探测器始终处于水面下一定的深度中，能够对水面下进行探测，提高了风险采集的精度，在顶部设置有升降机构，能够将整个浮动组件和风险探测器进行抬升，减少被海水腐蚀的时间，延长了使用寿命。
一种船舶风险识别监测装置

[发明专利]一种内河多场景船舶航行风险致因分析方法、系统及介质-CN202211162466.2在审
发明人：万程鹏;李治宏;曹高杰;石厅;赵银祥;张笛;张金奋 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2022-09-23 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种内河多场景船舶航行风险致因分析方法、系统及介质，其中方法包括：基于对目标航行场景特点的分析，从致险因子要素、承险体要素、孕险环境要素、事故状态要素对四个场景的风险要素进行分析；根据风险要素的分析结果和船舶协同机制筛选初始风险，对筛选获得的初始风险所影响的阶段进行定义；根据定义的结果构建航行风险的系统动力学模型；建立系统动力学模型的函数方程式，以反映各个风险之间的变化关系；根据建立获得的函数方程式对目标航行场景下的风险致因进行仿真和分析。本发明为内河多场景船舶航行风险致因分析构建了系统动力学模型，能够为内河交通安全提供一定的指导。本发明可广泛应用于内河航行风险分析技术。
一种内河场景船舶航行风险分析方法系统介质

[发明专利]一种船舶对地速度的预测方法、系统、装置及存储介质-CN202210957020.2在审
发明人：吴达;刘荣;张笛;张金奋;万程鹏;范亮;毛文刚;郎啸 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2022-08-10 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种船舶对地速度的预测方法、系统、装置及存储介质。该方法通过获取船舶水池实验数据、历史船舶航行数据及船舶航行环境数据；然后，根据所述船舶水池实验数据，构建船舶静水速度预测模型；并根据所述历史船舶航行数据及所述船舶航行环境数据，构建船舶对地速度预测模型；接着，采集船舶航行数据以及航行环境数据；再将所述船舶航行数据以及所述航行环境数据，输入至训练完成后的船舶对地速度预测模型中，得到预测船舶对地速度。该方法实现了在复杂的环境因素下对船舶对地速度的预测，为后续的导航、避碰等操作提供了数据支持，同时可以用于事后的实验分析。本发明可广泛应用于速度预测技术领域内。
一种船舶速度预测方法系统装置存储介质

[发明专利]一种基于改进K-Means聚类算法的船舶过桥行为特征提取方法-CN201910740212.6有效
发明人：毛喆;阎路平;张金奋 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2019-08-12 - 公布日： 2022-12-06 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于改进K‑Means聚类算法的船舶过桥行为特征提取方法，该方法包括以下步骤：步骤1、获取测试集中桥区大量自由航行船舶的AIS数据；步骤2、对船舶行为特征参数进行标准化处理；步骤3、对船舶行为特征参数进行筛选，判断船舶是否为跟驰行为，得到筛选后的独立过桥船舶数据；步骤4、对独立过桥船舶数据，选取初始聚类数目K0，通过对K‑Means算法进行改进得到KM‑ISO算法，使用KM‑ISO算法对独立过桥船舶数据进行聚类处理；步骤5、对测试集的过桥行为特征分布进行统计。本发明能快速准确地将船舶过桥行为特征进行了聚类分布统计，克服数据初始值、噪声和离群值的敏感性，整个提取过程方便有效率，船舶过桥特征提取清晰可靠。
一种基于改进 means 算法船舶过桥行为特征提取方法

[发明专利]一种基于AIS历史避让行为的避碰路径规划方法-CN202210674474.9在审
发明人： 张金奋;刘炯炯;袁晓丽;田五六;吴达;蔡明佑 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2022-06-15 - 公布日： 2022-09-02 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于AIS历史避让行为的避碰路径规划方法，包括：采集船舶的AIS数据，对AIS数据进行预处理与轨迹重建，获取完整的船舶轨迹信息；构建时空约束模型与碰撞风险模型；基于时空约束模型与碰撞风险模型判断是否出现碰撞危险；当存在碰撞危险时，对船舶的避让行为、位置、运动趋势、碰撞风险进行分析，并构建场景相似性模型；基于逐点插入算法生成Delaunay三角网；基于场景相似性模型与Delaunay三角网获取融合避让轨迹；基于融合相似性较高会遇场景的避让轨迹生成船舶避让推荐方案。通过本发明能够指导船舶做出具备良好船艺和满足海员通常作法的避让决策，规划的路径能够保证船舶航行安全。
一种基于 ais 历史避让行为路径规划方法

[发明专利]海运网络可靠性评估和灾后恢复方法-CN202011318407.0有效
发明人：万程鹏;陶嘉乐;张笛;伍静;张金奋 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2020-11-23 - 公布日： 2022-09-02 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种海运网络可靠性评估和灾后恢复方法，包括以下步骤：收集集装箱航运数据，构建集装箱航运网络数据库，进而构建集装箱航运网络模型；根据集装箱航运网络模型，基于韧性三角形理论计算航运网络结构韧性指数，基于船舶运营过程构建航运运营损失成本模型，根据航运网络结构韧性指数和运营损失成本构建韧性‑成本模型；基于韧性‑成本模型，计算不同恢复策略下的韧费比，采取最大韧费比对应的恢复策略对灾后的航运网络进行恢复。本发明从结构上评价航运网络的韧性指数，并从运营的角度构建运营损失成本模型，研究航运网络的韧性指数与运营损失成本之间的关系，为海上丝绸之路航运网络的运营管理提供参考，为海运网络灾后恢复提供策略。
海运网络可靠性评估恢复方法

[发明专利]基于区块链的新能源船舶的航速监测及优化系统-CN202111273265.5有效
发明人：万程鹏;郭世龙;郑珞恒;陶嘉乐;张笛;张金奋;范亮;吴达 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2021-10-29 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： G08G3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于区块链的新能源船舶的航速监测及优化系统，包括：新能源船舶数据模块，用于记录新能源船舶的航行数据、港口和水域环境信息；以及对新能源船舶设置轻节点，将获得的新能源船舶原始数据数据上传到轻节点中；区块链模块，用于对比数据系统中收集到的原始数据与联盟链上解密的抽样数据，获得对比数据；辅助决策模块，用于根据对比数据对行驶的新能源船舶提供航行建议。本发明通过区块链统筹和管理所有新能源船舶的航行数据，并采用记录中的数据，优化正在航行中的新能源船舶的航速，提高优化的效率与质量。本发明可广泛应用于船舶航行监控技术领域。
基于区块新能源船舶航速监测优化系统

[发明专利]一种极地编队船舶协同航行及预警方法-CN202011218823.3有效
发明人：张笛;赵银祥;曹伟;张弛;张金奋;万程鹏 -专利权人：武汉理工大学
申请日： 2020-11-04 - 公布日： 2022-07-19 - 主分类号： G08G3/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种极地编队船舶协同航行及预警方法，该方法包括以下步骤：1)采集极地编队船舶数据；2)根据采集的极地编队船舶数据计算海冰数值、特定海冰环境下的最大安全航速、船头间距和船舶最优航速函数；3)建立基于多船信息的船舶跟驰模型，指导极地冰区船舶编队安全航行；4)建立船舶编队航行碰撞预警模型，根据TTC指标量化船舶编队航行风险指标。本发明方法根据船舶编队航行过程中的多船信息以及环境信息，建立船舶跟驰模型，与传统跟驰模型相比，兼顾前船和后船的影响，并提出一种船舶碰撞预警方法，对船舶碰撞风险水平进行量化，有效在极地冰区恶劣环境下保障船舶编队航行安全。
一种极地编队船舶协同航行预警方法

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