船舶操纵模拟与通航安全研究已成为全球航运业智能化转型的核心领域本书阐述了船舶操纵模拟与通航安全研究的国内外现状，并对复杂海域的波流耦合精细化模拟技术研究、船舶AIS数据的虚实融合技术研究、海上船舶监管多源异构数据融合处理技术研究、船舶通航智能化风险防控技术研究等关键技术进行了介绍，总结性展示作者的研发成果一一船舶交通管理与操纵仿真模拟系统，作为复杂海域船舶操纵模拟与通航安全风险防控的关键技术，极具科研价值和参考作用。

1 概述
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 VTS系统相关研究
1.2.2 船舶操纵模拟研究现状
1.2.3 波流耦合模型的研究现状
1.3 总体思路及章节安排
1.4 主要研究内容及创新工作
2 多维影响的波流耦合精细化模拟研究
2.1 三维Navier-Stokes方程守恒性求解格式守恒性的数学证明
2.1.1 时间导数项
2.1.2 对流项
2.1.3 压力梯度项
2.1.4 扩散项
2.2 三维自由表面水波流动完全非静水压力流动数学模型建立
2.2.1 三维水流控制方程及定解条件
2.2.2 数值离散与求解
2.3 三维非静压自由表面波动精细化数学模型验证
2.3.1 微幅Uni-nodal波
2.3.2 三维线性驻波
2.3.3 规则波在潜堤上的传播
2.3.4 椭圆形浅滩上波浪的传播
2.3.5 非恒定明渠流动
2.3.6 航槽流动
2.3.7 渤海潮流场验证
2.3.8 小结
3 船舶AIS数据的虚实融合信息交互研究
3.1 AIS概述
3.1.1 AIS系统的基本功能和特点
3.1.2 AIS异常数据甄别的必要性
3.2 BP神经网络理论
3.2.1 信息的正向传播
3.2.2 误差的反向传播
3.3 异常AIS数据甄别模型
3.3.1 模型构建
3.3.2 AIS数据归一化处理
3.4 基于数字孪生的目标船行为仿真技术
3.4.1 技术概念
3.4.2 数字孪生的评价指标
3.4.3 数字孪生的构建
3.4.4 目标船行为仿真
4 海上船舶监管多源异构数据融合处理技术研究
4.1 概述
4.2 基于航迹的数据关联
4.2.1 AIS航迹的生成
4.2.2 雷达航迹的生成
4.2.3 AIS航迹和雷达航迹的关联
4.2.4 雷达航迹生成和航迹关联的效果评估
4.3 基于CCTV的目标定位
4.3.1 船舶目标检测算法
4.3.2 船舶目标跟踪算法
5 船舶交通管理与操纵仿真模拟系统研发
5.1 风浪流随时空变化的环境子模型
5.1.1 复杂海域船舶运动仿真的意义
5.1.2 时空变化的风、海流、波浪环境场
5.1.3 海洋环境扰动对船舶运动的影响
5.1.4 实海域环境下船舶运动仿真与验证
5.2 具有客观交通流特征的目标船仿真子系统
5.2.1 VTS调度中心
5.2.2 VTS操作员站
5.2.3 科研试验子系统
5.3 多模信息融合子模型
5.3.1 目标检测模块功能设计
5.3.2 目标空间定位模块功能设计
5.3.3 节点调度策略模块功能设计
5.3.4 系统的总体设计
5.4 拖轮-被拖船运动数学模型
5.4.1 拖轮六自由度数学模型
5.4.2 顶推及拖带作业数学模型
5.5 船舶交通管理与操纵仿真模拟系统
5.5.1 系统总体设计
5.5.2 传感器硬件系统
5.5.3 中央处理系统
5.5.4 船舶操纵仿真系统
6 船舶通航智能化风险防控技术
6.1 复杂海域通航风险动态评价模型及方法
6.1.1 综合安全评价(FSA)
6.1.2 VTS动态风险管理综合评价模型
6.1.3 指标的未确知测度函数构建
6.1.4 风险评价工程应用
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