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[发明专利]一种基于实船六自由度姿态数据的船舶操纵预报数据库更新方法-CN202110133764.8有效
发明人：庄思卿;刘轶华;郭欣;张静燕;马钰;汪婷 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-02-01 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： G06F16/23 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于实船六自由度姿态数据的船舶操纵预报数据库更新方法，该方法具体包括构建初始船舶操纵预报数据库；完善补全所述初始船舶操纵预报数据库；更新优化所述完善补全后的船舶操纵预报数据库。本发明解决了现有方法对船舶操纵预报精度不高、预报误差不具有鲁棒性以及预报实时不强的缺点。本方法能充分利用实船采集的六自由度姿态数据形成数据库，来预报船舶操纵性能。在通过对不同航行工况中船舶六自由度姿态数据的收集，不断对数据库补全完善、更新优化，从而得到一个覆盖工况全面、持续不断更新的船舶操纵预报数据库，达到对船舶操纵性能的精准实时预报。
一种基于实船六自由度姿态数据船舶操纵预报数据库更新方法

[发明专利]大型LNG船舶进出港航道的海上交通组织方法-CN202110117178.4有效
发明人：涂波;刘轶华;陈均豪;程云龙 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-01-28 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明提供一种大型LNG船舶进出港航道的海上交通组织方法，预先建立大型LNG船舶进出港航道占用率模型，所述方法包括：步骤S1，当一目标大型LNG船舶进入港航道时，确定目标大型LNG船舶进出港航道只能单向通行的航段，并计算该航道从双向航道到单向航道的转换时间；步骤S2，根据所述大型LNG船舶进出港航道占用率模型，以航道占用率最小为目标，确定目标大型LNG船舶的进出港航速以及移动安全区长度；步骤S3，根据转换时间、航速以及移动安全区长度，对目标大型LNG船舶进出港口进行交通组织。本发明通过对海上交通流进行交通组织，在保证大型LNG船舶的安全下，减少其影响，提高港口航道的通航水平并改善交通服务。
大型 lng 船舶进出航道海上交通组织方法

[发明专利]一种基于船舶交通流调查的通航桥梁优化设计方法-CN202110208667.0有效
发明人：周建;刘轶华;汪婷;郭欣;庄思卿;陈均豪 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-02-24 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于船舶交通流调查的通航桥梁优化设计方法，包含：S1、对拟建桥梁处的河道和周边信息、船舶交通流信息进行采集；S2、以基本船撞桥模型为基础，进行船撞桥概率模型的修正；S3、基于S2，建立船撞桥概率数学模型；S4、基于S1采集的数据和S3所得的船撞桥概率数学模型，计算桥梁建成后的船撞桥概率，预计最小化船撞桥概率，得到最小化船撞桥概率的方案。其优点是：该方法在桥梁设计阶段将桥梁船撞概率完全消除或尽可能降低，从而让桥梁从设计之初拥有免疫船撞的基因，以便保障桥区水域的船桥共同安全。
一种基于船舶通流调查通航桥梁优化设计方法

[发明专利]一种基于场论的海上交通流复杂度获取方法-CN202211445120.3在审
发明人： 刘轶华;涂诗雨;李梦庭 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2022-11-18 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G06Q10/063 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于场论的海上交通流复杂度获取方法，所述方法包括如下步骤：获取当前船舶的位置信息和尺度信息，根据位置信息和尺度信息，建立船舶自身属性场；获取船舶当前航行的航道线位置信息，根据位置信息和航道线位置信息，建立航道边界场；获取当前船舶所在海域的各船舶速度信息，根据当前船舶所在海域的各船舶速度信息，建立船舶速度场；根据位置信息、船舶自身属性场、航道边界场和船舶速度场，获取本质复杂度；获取当前海域内各船舶的本质复杂度，根据各船舶的本质复杂度获取复杂度阈值，根据本质复杂度和复杂度阈值，获取当前海域内的认知复杂度评价指标。与现有技术相比，本发明得到的交通流复杂度能更准确的表征实际交通流状态。
一种基于场论海上通流复杂度获取方法

[发明专利]基于场论的船舶路径优化方法-CN202110572145.9有效
发明人：汪婷;刘轶华;张静燕;马钰;涂波;陈钧豪;程云龙;郭欣;王翔宇;周建;庄思卿 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-05-25 - 公布日： 2023-04-28 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于场论的船舶路径优化方法，包括：步骤S1：建立目的地对船舶的势能场模型，根据所述目的地对船舶的势能场模型计算目的地与船舶的势能差，所述势能差为零时船舶到达目的地；步骤S2：建立船舶是否通行的判断模型，根据所述船舶是否通行的判断模型计算船舶航经水域的水深，判断船舶在航经水域的可通行性；步骤S3：建立静态障碍物势能场模型，根据所述静态障碍物势能场模型计算静态环境下通行水域任意位置点的势能总和，本发明计算的势能最低路径是有唯一确定的解，不会陷入局部最优解，保证了算法的可信度；考虑了动态环境的影响可以根据动态环境实时调整路径，具有实时性。
基于场论船舶路径优化方法

[发明专利]落水人员最概率搜救区域的预测方法、设备及存储介质-CN202211501891.X在审
发明人： 刘轶华;苏冬梅;李劲松;郭锐 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2022-11-28 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G06Q10/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种落水人员最概率搜救区域的预测方法、设备及存储介质，步骤：获取海上落水人员落水时刻t0对应的矩阵S0、落水人员的体重m人、救生衣的重量m衣以及落水人员落水水域的水流流速模型及风速模型；将上述参数输入漂移轨迹预测模型，即可获取落水人员落水后T时刻对应的人员所处区域，将上述人员所处区域均分为面积相同的小区域，计算每个小区域对应的包含落水人员的概率，最终确定最概率搜救区域；漂移轨迹预测模型构建了落水人员漂移速度与风速、流速、浸没比例参数的关系。本发明的落水人员最概率搜救区域的预测方法，考虑全面且符合实际应用场景，预测精度高，应用前景好。
落水人员概率搜救区域预测方法设备存储介质

[发明专利]一种基于微观跟驰理论的船舶交通流基本图绘制方法-CN202211446859.6在审
发明人： 刘轶华;郭锐;李劲松;林飞 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2022-11-18 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G06T11/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于微观跟驰理论的船舶交通流基本图绘制方法，包括以下步骤：S1、获取选定区域中的AIS数据，进行AIS数据预处理，并在区域上建立直角坐标系；S2、根据划分标准分割出单航道，对预处理后的AIS数据进行初筛；S3、根据转换信息绘制出船舶轨迹图，从初筛后的AIS数据中筛选出有效船舶跟驰数据对；S4、绘制速度—跟驰间距基本图；S5、绘制速度—密度基本图；S6、绘制速度—交通量基本图；S7、绘制交通量—密度基本图。本发明通过处理选定区域中的AIS数据，筛选出有效的船舶跟驰数据，根据交通流特征参数之间的关系，将海上交通流基本图绘制完整，对该水域的交通特征和交通状况提供参考依据。
一种基于微观理论船舶通流基本绘制方法

[发明专利]一种船舶跟驰模型的构建方法及应用-CN202211449454.8在审
发明人： 刘轶华;李欣悦;庄思卿 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2022-11-18 - 公布日： 2023-03-10 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种船舶跟驰模型的构建方法及应用，包括以下步骤：获取后船在物理场中的航行动力和航行阻力，进而获得驾驶员的未满足操纵欲望，所述航行阻力与驾驶员行驶的实际速度和理性速度有关；基于船舶的运行机理，后船在缓慢停船情况下产生停船冲程、前船在急刹停船情况下产生倒船冲程，根据停船冲程和到船冲程构建理想船首间距公式；当后船靠近前船时，根据理想船首间距和实际船首间距的差值，得到距离作用力；根据未满足操纵欲望和距离作用力获得船舶跟驰模型。与现有技术相比，本发明从微观角度对船舶受力进行分析，可以准确高效地模拟船舶跟驰情况。
一种船舶模型构建方法应用

[发明专利]一种基于AIS数据的海上交通流基本图绘制方法-CN202110137041.5有效
发明人：陈均豪;刘轶华;程云龙;涂波 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-02-01 - 公布日： 2022-11-08 - 主分类号： G08G3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于AIS数据得海上交通流基本图的绘制方法，包含如下步骤：选定研究航道并建立航道坐标系；AIS数据获取与清洗；船舶经纬度坐标转换；确定航道中船舶的平均船长和船宽，并统计船舶进入航道时的横坐标值；航道细分；绘制船舶在航道的时空轨迹图；计算海上交通流特征参数；确定海上交通流的关键特征参数；绘制海上交通流基本图。本发明实现了基于大量AIS数据的海上交通流基本图构建，为港航部门或相关研究人员分析和管理海上交通提供一种新途径，并在海上交通流研究中进行了具体的实践应用。
一种基于 ais 数据海上通流基本绘制方法

[发明专利]基于协同学的桥梁防撞系统协同配置的构建方法-CN202110704268.3有效
发明人：郭欣;刘轶华;庄思卿 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-06-24 - 公布日： 2022-09-16 - 主分类号： G08G3/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于协同学的桥梁防撞系统协同配置的构建方法，具体包含以下步骤：分别构建环境子系统、船舶子系统及与所述环境子系统、船舶子系统相协同的桥梁子系统，从而构成桥梁防撞系统；通过对所述环境子系统及船舶子系统、桥梁子系统协同关系的分析，并引入序参量桥梁船撞概率及桥梁船撞倒塌概率对桥梁防撞系统进行协同配置。本发明可实现多阶段，多层次，多角度协同解决桥梁与船舶碰撞问题，最大程度的保障航道桥梁及通航船舶的安全。
基于协同桥梁系统配置构建方法

[发明专利]一种基于多模态非奇异终端滑模船舶航迹自抗扰控制方法-CN201811653643.0有效
发明人：郭杰;刘轶华;马利华 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2018-12-29 - 公布日： 2022-08-19 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供一种基于多模态非奇异终端滑模船舶航迹自抗扰控制方法，包括：根据船舶的航行参数，构造期望船首向方程；推导二阶跟踪微分器的离散化非线性结构模型，并对所述期望船首向方程中的期望船首向信号进行处理，获得控制律进行舵角控制所需的期望船首向的微分信号；基于可切换误差反馈控制律，得到输出的舵角；结合误差反馈控制律，构造扩张状态观测器，并根据所述扩张状态观测器跟踪输出偏差，估计控制律控制后的艏向角及内外扰动误差，反馈到控制律中。改进扩张状态观测器可以实时在线性、非线性函数之间进行切换；设计了可切换的分段滑模面，利用此分段滑模面设计了可切换误差反馈控制律，较好的实现了欠驱动船舶的航迹控制。
一种基于多模态非奇异终端船舶航迹控制方法

[发明专利]一种考虑船舶尺度的船撞桥危险度计算方法-CN202110400458.6有效
发明人：张静燕;刘轶华;庄思卿;王翔宇;汪婷;马钰 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-04-14 - 公布日： 2022-06-24 - 主分类号： G08G3/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种考虑船舶尺度的船撞桥危险度计算方法，通过建立平面直角坐标系，根据桥区航道警戒范围采用墨卡托投影法对桥梁和船舶地理位置进行直角坐标转换，设计了船舶沿航道方向在桥梁轴线上投影的方法，利用投影点距离桥墩中心点距离构建船撞桥的危险度算法。该算法充分考虑到船舶尺寸对船撞桥危险度的影响，利用几何分析法从横向上得到船撞桥危险度区间，使算法更加符合实际情况，在高精度的船撞桥危险度的基础上，进一步提出船撞桥主动预警预测策略，通过上述预警策略，提高预警的精准性，提高系统的可靠性和实用性，保障桥梁和船舶的共同安全。
一种考虑船舶尺度船撞桥危险计算方法

[发明专利]一种基于水上交通宏观基本图的航道服务水平评价方法-CN202110156283.9有效
发明人：程云龙;刘轶华;陈均豪;涂波 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-02-04 - 公布日： 2022-04-12 - 主分类号： G08G3/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于水上交通宏观基本图的航道服务水平评价方法，该方法包括：选择所要研究的航道区域，从一年的AIS数据中筛选出在该航行区域航行的船舶AIS数据；在该航道区域的基础上建立直角坐标系，由AIS数据中的经纬度信息计算出船舶在坐标系中的坐标；通过船舶轨迹时空图得到船舶交通流的密度、速度、流率，将求得的密度、速度和流率绘制成水上交通基本散点图；从水上交通基本散点图的流率‑密度关系图中得出最优密度值；将划分结果绘制到流率‑速度散点图中，完成航道服务水平在基本图上的绘制。帮助交通研究者掌握水上交通运行规律，对航道的设计提供重要依据，能在水上交通工程领域得到广泛应用。
一种基于水上交通宏观基本航道服务水平评价方法

[发明专利]一种基于场论的病毒传播预测方法-CN202110654458.9在审
发明人：马钰;刘轶华;涂波;程云龙;陈均豪;张静燕;汪婷;王翔宇;庄思卿;周建;郭欣 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-06-11 - 公布日： 2021-08-17 - 主分类号： G16H50/80 文献下载
摘要：本发明提供一种基于场论的病毒传播预测方法，包含步骤：S1、基于病毒存活时间、空间范围建立病毒感染场场强模型；S2、基于未感染人员在病毒感染场的行动轨迹、暴露时间计算其暴露当量；S3、基于病毒感染场中所有未感染人员各自采取的防护措施，获取所有未感染人员的累积暴露当量；S4、基于累积暴露当量计算未感染人员在接触病毒的前提下感染病毒的概率；S5、所述接触病毒的前提下感染病毒的概率，以及病毒感染场中未感染人员、已感染人员各自是否采取防护措施及措施类型，得到微观因素影响下的病毒感染概率；S6、基于微观因素影响下的病毒感染概率、病毒感染场是否采取公共防护措施及措施类型，得到宏观因素影响下的病毒感染概率。
一种基于场论病毒传播预测方法

[发明专利]基于多目标适应性权重进化算法的航线优化方法-CN202110577824.5在审
发明人：王翔宇;刘轶华;周建;涂波;张静燕 -专利权人：上海海事大学
申请日： 2021-05-26 - 公布日： 2021-07-30 - 主分类号： G06Q10/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多目标适应性权重进化算法的航线优化方法，包含：S1、采集气象数据及船舶六自由度数据，并对生成的数据集进行预处理；S2、根据预处理后的数据集分别构建航行时间、航行风险、燃料消耗、船舶排放量以及船员舒适度模型，并作为多目标优化的目标函数；S3、采用适应性权重进化算法解算目标函数，得到帕累托最优解集；S4、根据决策者偏好设定优化准则并采用TOPSIS方法对帕累托最优解集中的航线进行多准则排序，从而选择最优航线。本发明采用自适应权重进化算法计算航线，并根据决策者的偏好生成多准则排序后的帕累托最优解集，从而选择最适合决策者偏好的航线。
基于多目标适应性权重进化算法航线优化方法

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