內(nèi)河船舶能效的數(shù)學(xué)模型及算法研究.pdf

1、全球氣候變暖及CO2等溫室氣體一直倍受關(guān)注，而船舶作為排放大戶近年來面臨來自公眾和航運界的巨大的壓力。如何在保證船舶航行安全的前提下，實現(xiàn)運營船舶的節(jié)能減排目標，成為航運業(yè)必須要解決的現(xiàn)實而重大的課題。我國的內(nèi)河水系四通八達，內(nèi)河航運興旺發(fā)達，研究內(nèi)河船舶能效具有十分重要的意義。
　　 而內(nèi)河船舶要真正的實現(xiàn)節(jié)能減排，需要考慮很多因素:船舶的航速、主機轉(zhuǎn)速、內(nèi)河水域的地理環(huán)境等等。需利用多種傳感器采集船舶實時數(shù)據(jù)，如利用油耗傳感

2、器，每100秒鐘采集一次船舶的主、輔機的油耗，利用轉(zhuǎn)速傳感器每15秒采集一次主機轉(zhuǎn)速，利用GPS每15秒采集一次船舶的航速、經(jīng)緯度位置等信息，利用水速水深測試儀采集當時的水流速度和航道深度，也采集其它信息如瞬時風(fēng)速風(fēng)向等，形成每艘船舶實時運行的海量數(shù)據(jù)。
　　 本文首先介紹了空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高斯平面坐標及NURBS非均勻有理B樣條曲線擬合的基本理論知識。在船舶數(shù)據(jù)方面，采用武漢因博信息技術(shù)有限公司GPS采集的船舶在長江航行時的經(jīng)緯

3、度數(shù)據(jù)，接著進行空間經(jīng)緯度數(shù)據(jù)高斯投影平面轉(zhuǎn)化。然后利用CAD工程制圖里常用的B樣條曲線擬合航跡，在綜合考慮到船舶航行采集的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)量大、轉(zhuǎn)換后的坐標點列彎曲度大、分布間隔也不均勻等因素后。選取NURBS非均勻有理B樣條曲線來分段擬合內(nèi)河船舶的航行軌跡，并加入最小二乘法來控制擬合誤差，擬合出NURBS非均勻有理B樣條曲線。采用龍貝格算法求出其積分，計算出了每段曲線的具體長度，分別算出每一段的航速。之后以長江為例考慮其彎曲程度可劃分成若