减少船舶噪声对海洋哺乳动物影响的多目标优化框架
最优化与控制
2024-05-21 v2
摘要
船舶发出的水下辐射噪声 (URN) 对海洋哺乳动物构成重大威胁，因为它们高度依赖听觉进行基本的生命活动。船舶 URN 的强度与航速直接相关，因此降低航速是一项关键的操作性缓解策略。本文提出了一种新的多目标优化框架，旨在优化船舶航速以有效缓解 URN，同时不增加燃料消耗。该框架针对固定路径的航行调度问题，包含两个目标函数：(i) 噪声强度水平和 (ii) 燃料消耗。优化过程在航行约束下采用最先进的非支配排序遗传算法执行。研究模拟了一个二维海洋声学环境，其中包括随机分布的具有不同听力图组的海洋哺乳动物，以及声速剖面和海底地形等现实条件。为了估算目标函数，我们考虑了燃料消耗的经验关系和近场噪声建模，并结合射线追踪方法进行远场噪声传播分析。利用遗传算法求解该优化问题以确定帕累托解，进而获得权衡解。通过简化测试和涉及大型集装箱船的实际案例研究，证明了该优化框架的有效性。对比分析展示了该优化框架在不同海洋环境中的适应性，证实了其作为减少航运 URN 的稳健工具的潜力。
引用
@article{arxiv.2402.02647,
title = {A multi-objective optimization framework for reducing the impact of ship noise on marine mammals},
author = {Akash Venkateshwaran and Indu Kant Deo and Jasmin Jelovica and Rajeev K. Jaiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.02647},
year = {2024}
}