智能航运重点实验室,以服务船舶运行、通航建筑物监管、水路运输等领域提升智能化水平为基本定位,在智能化识别、定位、跟踪、监控和一体化管理等方向开展科学实验和技术测试。“十三五”期重点开展了内河航道网通航环境与交通流分析方面科研条件建设,该系统是通过采集、分析、处理全国内河高等级航道网AIS,VTS,RFID,GPS-GPRS/CDMA、北斗等船舶的监管数据,以及航道基础设施、助航保障设施、大型船闸及重要临跨河建筑物等通航环境的监测数据,利用高精度卫星导航技术、水上物联网技术和空间大数据处理技术,开展航道网通过能力、水上交通安全态势、搜救应急仿真、船舶节能减排调度和航运与经济互动关系仿真等科学实验。
2019年度,实验室在原有条件基础上,补充开展了自主航行船远程控制平台科研条件建设,该系统针对自主航行船舶远程控制需求,通过购置通航环境感知实验系统、船舶运行控制实验系统、船联网实验系统、航行辅助分析、远程控制仿真平台,搭建功能完整的自主航行船舶远程控制实验环境。具体如下:
(1)通航环境感知实验系统
通航环境感知实验系统能够为自主航行船舶远程操控人员综合呈现船舶周边的其他船舶信息、水文气象信息、海况信息、卫星遥感、航线推荐信息,能够实时监控自主航行船舶周边环境的安全态势,并对这些影响航行安全的要素进行可视化展示以及风险预警,为远程控制中心的操作人员提供现场最及时的各项数据资料。同时,能够实现对遥感数据进行自动分析,为整个航行环境感知实验系统提供目标识别和航道分析等服务。
(2)船舶运行控制实验系统
船舶运行控制实验系统通过提供开放的通讯接口,满足各类船舶运行数据和环境感知数据的采集与接入,通过船舶运行数据建模,实现对船舶航行信息、机舱信息、视频信息的分析处理,综合判别船舶运行状态。通过购置船舶安全航行专家系统,为船舶远程控制提供辅助决策支持。系统主要由船舶机舱数据处理实验子系统、船舶驾驶数据处理实验子系统、综合感知判别实验子系统和自主航行船艇航行控制实验系统等构成。
(3)船联网实验系统
船联网实验系统针对自主航行船舶的不同通信设备所采用的不同技术体制和不同通信协议,完成各种通信模式的自动选择和切换,保证在任何覆盖情况下,都可以快速进行信息传输,即:当需要大范围、远距离通信时,船舶可以借助卫星通信手段;当移动通信系统覆盖比较完善,船舶可以利用3G/4G移动通信系统接入本系统。数据中心接收用于存储和处理船端融合通信终端传输的数据,可实现广播数据的分发、多媒体语音和视频调度等功能。同时将购置VDES和VSAT船载终端、VDES岸基基站、VDES数据交换中心设备等,提供多元化的通信手段和方式。
(4)自主航行辅助决策实验系统
自主航行辅助决策实验系统是基于深度学习,通过分析采集航运网络的实时数据,包括船舶的北斗/GPS数据、AIS数据、视频监控数据、雷达数据,构建深度学习网络模型,实验深度学习网络模型的不同结构与不同训练方法,搭建航运位置挖掘与深度学习实验系统,船舶视频、图像数据挖掘与深度学习实验系统,船舶驾驶行为深度学习与分析实验系统,交通流预测深度学习分析实验系统,从而短时交通流的预测分析,以及周边障碍物识别。
(5)人机共驾仿真实验系统
人机共驾仿真实验系统旨在搭建完整自主航行船舶远程操控中心,它的安装空间与设备、操控台和操纵位置的设置,在物理模型上接近真实船艇,并能保证操作的同时可进行瞭望。仿真平台不仅可以实现自主航行船艇的远程操控,同时通过构建自主航行船艇运动数学模型,实现虚拟船艇的仿真操控。
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