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船舶交通是人-船-环境-管理4个要素相互耦合作用的随机动态复杂系统。借助仿真技术能够建立包含系统主要因素和具体细节的模型和框架,从而定量分析或形象展示系统的运行过程。本文设计的船舶交通仿真原型系统将已采集的船舶交通动态信息、静态信息数据化,然后根据不同的仿真需求抽取相应的数据。原型系统分为显示模块、数据库模块、AIS (Automatic Identification System)轨迹分析模块、交通流模拟模块、港口交通组织模块、VTS (Vessel Traffic System)培训模块,本文主要工作如下：1)总结了船舶交通仿真领域和仿真系统的研究现状,通过查阅大量相关文献以及实地调研确定原型系统的主要组成,并对系统整体及每个模块的功能进行详细分析；2)对数据库模块展开研究,以中国海事信息数据库和TRANSAS VTS数据库为参照对象,结合交通流实验仿真需求和VTS业务仿真需求,为船舶交通数据库建立概念模型、逻辑模型和物理模型,选取AIS数据作为数据源,设计一套抽取、清洗、转换的ETL (Extraction-Transformation-Loading)规则,保证AIS数据正确、完整、有效；3)对AIS轨迹分析模块展开研究,分析了AIS轨迹分析的意义与应用领域,提出船舶运动识别算法和AIS轨迹还原算法,归纳船舶交通的特征与规律,统计交通流参数,再现历史交通流；4)对交通流模拟模块和港口交通组织模块展开研究,通过分析船舶交通流传统模拟方式的流程和缺点,提出了一种基于样本分析的随机数生成算法和改进的交通流模拟算法,对比分析仿真交通流与历史交通流,验证交通流模拟效果,并评估与验证船舶调度优化结果；5)对VTS培训模块展开补充研究,提出一套适用于VTS操作员端和船员端仿真雷达的大范围多尺度雷达仿真数据的合并算法,使生成的雷达仿真图像连续、准确,目前该算法已成功应用于航海模拟器中。