基于构造矩阵零空间的动力定位系统推力分配方法

在动力定位系统中,推力分配方法是联系运动控制算法和执行机构的纽带,具有十分重要的意义。回顾目前用于海洋工程船舶动力定位系统的主要推力分配算法,针对动力定位系统中常见的过驱动推力分配问题提出了一种基于船舶推进器构造矩阵零空间的分配算法。该方法将构造矩阵分解为基空间和零空间,目标推力可以由基空间保证;零空间向量并不影响总的目标推力,但影响单台推进器的推力,目标函数可以在零空间上优化。并将这一算法应用于某一工程船的动力定位仿真模拟,对该算法进行了验证。     

最大加权完工时间排序博弈问题的协调机制

研究以最小化最大加权完工时间为目标的排序博弈问题的协调机制。相应的排序博弈模型中,有m台平行机和n个工件,工件j的加工时间为pj,权重为ωj。每个工件可自主选择机器进行加工,它的目标是最小化自身的完工时间,全局的目标是最小化最大加权完工时间。本文针对该问题设计协调机制,证明该机制的纳什均衡存在且唯一,并证明该机制的无秩序代价为2-1/m。     

二维有耗色散介质的时域逆散射方法

为了重建二维有耗色散介质的电参数分布,基于Debye模型,应用泛函分析和变分法,提出一种时域逆散射新方法.该方法首先以最小二乘准则构造目标函数,将逆问题表示为约束最小化问题;接着应用罚函数法转化为无约束最小化问题;然后基于变分计算导出闭式的Lagrange函数关于特征参数的Fréchet导数;最后借助梯度算法和时域有限差分法迭代反演Debye模型参数.为了对抗噪声污染和逆问题的病态特性,采用了一阶Tikhonov正则化方法.数值应用中,利用Polak-Ribière-Polyak非线性共轭梯度法,对二维乳     

基于虚警函数的侧扫声纳水下目标实时检测方法

研究了侧扫声纳系统进行水下目标探测过程中目标信号的检测问题。通过分析海底回波信号的统计模型及其参数的估计,讨论了目标信号对统计模型拟合的影响规律,提出了侧扫声纳回波信号虚警函数和虚警率的概念,及其对Ping信号中目标信号的检测方法。算例结果表明,回波信号的三种分布模型中K分布拟合程度最优,在相同虚警率的条件下,基于K分布的虚警函数目标检测率最高。该法可为侧扫声纳回波信号中目标的实时报警提供技术支撑。     

基于六角格的陆地边界区域重要性评价方法

针对传统陆地边界划界中边界区域评价存在的层次性较差、详细程度不高、评价模型的针对性不强、赋权方式过于主观等突出问题,提出了基于六角格的边界区域重要性评价方法。该方法以六角格陆地边界环境模型为基础,包括区域重要性定量评价和区域重要性综合评价两部分。其中区域重要性定量评价主要是以统计图表的方式直观地展示出边界区域内资源的占有情况;区域重要性综合评价选取基于熵权_AHP的模糊综合评价方法,能够定性地得出多个区域重要程度次序。通过实验,证明这两种方法有效可行,能够较好地解决陆地边界区域的重要性评估问题,提高辅助决策效率。     

巴拿马运河扩建下的运河通行费博弈

巴拿马运河是世界主要运河之一,其扩建对全球航运市场影响巨大。文章建立竞争博弈模型,以巴拿马运河管理局和苏伊士运河管理局为博弈主体,对巴拿马运河扩建后双方运河通行费的调整策略进行博弈模型分析和赋值仿真。研究表明:巴拿马运河扩建后,巴拿马运河管理局应采取通行费小幅降价的策略,以吸引更多船舶通货量,尽快收回扩建成本;苏伊士运河的航运市场份额将有所缩减,但苏伊士运河管理局仍应维持现有通行费水平;双方以长远利益为目标选择策略,才能获得更高收益。     

南中国海神狐海域天然气水合物上覆地层不排水抗剪强度预测

浅层沉积物不排水抗剪强度（Su）是深水作业的关键参数之一。为了获取南海神狐海域首次海域天然气水合物试采区W18-19框体的基本工程地质特征,试采工程准备阶段开展了原位孔压静力触探测试（CPTU）及大量的室内实验。本文将主要基于CPTU计算不排水抗剪强度的基本模型,采用微型十字板、电动十字板、袖珍贯入仪及不固结不排水三轴实验,确定该区域不排水抗剪强度的基本模式,并提出适用于南海神狐钙质黏土层的不排水抗剪强度纵向分布规律计算模型,对该区域水合物上覆层的不排水抗剪强度进行预测。 结果表明,基于总锥端阻力、有效锥端阻力、超孔隙压力的模型系数分为13.8、4.2、14.4。综合考虑地层压实效应和含气情况,本文提出的分段函数预测模型与室内结果的一致性较好,可用于工程设计阶段进行工区不排水抗剪强度纵向分布规律的预测。另外,基于有效锥端阻力的不排水抗剪强度经验模型适应于浅层极软-较硬压实的钙质粘土层,基于超孔隙压力的不排水抗剪强度模型适用于较硬-坚硬的不含气层,而基于总锥端阻力的不排水抗剪强度计算模型则适用于坚硬含气的钙质黏土层。本文提出的分段函数模型有效的提高了经验模型在南海神狐水合物赋存区的适用性,计算结果可为工程安全评价提供支撑。     

应用遗传算法评估HY-1A CCD反演二类水体组分的能力

应用一种基于遗传算法的二类水体水色反演算法,评估了HY-1A CCD反演水体组分浓度的能力.算法采用了三组分(叶绿素、悬浮物质和黄色物质)海水光学模型作为前向模型,以二进制编码遗传算法作为优化方法.通过多次反演试验,讨论了遗传算法参数对反演结果的影响;通过构造不同目标函数,讨论了目标函数对反演结果的影响;通过波段平均前后的数据模拟反演,分析了HY-1A CCD的波段平均对水色反演的影响;分析了该水色优化反演算法的浓度范围适用性;最后分析了该算法对输入数据误差的敏感性.模拟反演表明,HY-1A CCD可以用于进行二类水体水色反演,特别是在悬浮物质反演方面,该传感器优势明显.     

可变尺度区域拟合模型的侧扫声纳分割方法

为解决现有侧扫声纳图像目标分割准确度不高的问题,提出一种联合最大熵去噪和可变尺度区域拟合模型的侧扫声纳图像分割方法。首先,计算图像一维熵,基于最大熵原则对侧扫图像进行降噪处理,提高图像质量,并根据峰值信噪比评判降噪效果;然后基于可变尺度区域拟合模型,采用高斯核函数对分割活动轮廓进行约束,分割降噪后的侧扫声纳图像。通过对含有不同目标物的侧扫声纳图像进行分割实验,验证了联合最大熵去噪和可变尺度区域拟合模型的有效性。     

三种基于均生函数的统计模型在厄尔尼诺预测中的应用

为了探究厄尔尼诺的预测方法,提高其预报准确度与预报时效,本文基于均生函数的基本原理,在普通均生函数模型中分别加入气候序列的本征模函数和预报因子变量,构建了基于EEMD(Ensemble EmpiricalModeDecomposition)的均生函数模型和多变量均生函数模型;并应用三种方案对NINO3区海温指数进行了预报试验。结果表明,两种改进模型对厄尔尼诺的预报效果好于普通均生函数模型,是提高预报准确度的有效手段;同时,利用统计的预报模型,可以在一定程度上有效延长厄尔尼诺的预报时效,具有一定实践意义。     

Kohonen网络在烟叶动态分类中的应用

针对输入为高维化学指标数据的烟叶分类问题 ,提出 1种改进的 Kohonen自组织特征映射神经网络的聚类方法。在数据预处理时 ,加入了领域专家经验 ,对输入特征向量中的各个分量分配不同的分类参与度 ;用 Gauss邻域函数替代了标准 Kohonen网络的方形邻域 ;在 2个学习阶段学习率和邻域宽度采用了不同的递减函数。通过应用证明了改进后的 Kohonen网络的收敛效果和聚类精度比 K- means聚类方法和标准的 Kohonen网络都有较大的提高。     

多分辨率数据输入输出法确定大地水准面

为从量化角度分析在采用输入输出法计算局部大地水准面中,输入数据(重力异常)的分辨率对计算结果的影响,以Moritz协方差函数模型估计功率谱密度函数,基于EGM2008模型重力异常计算了3种不同分辨率的输入数据下大地水准面高,仿真实验结果表明,随着分辨率的提升,将有更多的点能够参与拟合理论协方差函数模型系数,从而使得协方差函数模型在表征局部重力场特性上更加细化,大地水准面高的计算精度随分辨率的提升而提高。     

基于伯恩斯坦多项式的海底地形模型内插方法研究

分析了现有海底地形模型的构建方法,提出了一种基于伯恩斯坦多项式内插海底地形模型的算法。首先录入等深线数据,分别求出等深线与规则格网在X和Y方向上的交点并排序,然后计算每一行和列上交点序列的单调区间以及区间内的容许点列,最后利用伯恩斯坦多项式插值得出每一个格网点的深度值。实验证明,利用伯恩斯坦保单调插值函数构建的海底地形模型,很好地保证了等深线数据所反映的原始海底地形形态。     

基于拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型设计

使用相似原理构建缩尺模型是探究大型结构性能的最基本和最优途径。基于PATRAN软件的PCL语言与ISIGHT软件,提出一种联合静动力学、拓扑优化与多目标优化的集装箱相似畸变模型构建方法。利用拓扑优化的SIMP法(Solid Isotropic Material with Penalization)得到缩尺集装箱墙壁结构的最优材料分布,既保证了结构性能又降低了缩尺模型的重量;基于全局多目标算法建立优化模型,采用有限元方法对集装箱性能进行分析,以结构刚度和一阶模态频率为目标函数进行寻优,得到相似模型的最优设计参数。最终利用有限元分析验证该模型的合理性。结果表明:该方法具有一定的通用性,能为其它类似结构的相似模型构建提供参考。     

面向多区域高效搜索的UUV集群任务分配

UUV 集群在执行大范围搜索任务时分配方案的优劣对于提高任务执行效率至关重要。研究解决 UUV 集群同时进行多区域搜索中的任务分配问题,使得全部区域搜索完成时长最小。针对传统匈牙利算法无法高效解决不平衡任务分配的问题,提出一种改进匈牙利多轮分配算法。该算法通过多轮任务分配,实现空闲 UUV 高效利用和目标区域合理分配,通过在代价函数中引入边际代价和保守估计时长,大大减小了全部区域搜索完成时长。仿真实验结果表明：提出的算法相比传统匈牙利算法能够合理分配空闲 UUV,提高分配效率。此外,相较于仅采用搜索时长为代价函数,在代价函数中引入边际代价和保守估计时长能够针对耗时长的区域最大限度缩短搜索时长,保证随着 UUV 数量的增加,全部区域搜索完成时长单调递减。     

复合函数高阶导数的整数拆分算法

研究复合函数高阶导数的计算机算法.给出了组成高阶导数的各项多项式与整数拆分的关系.通过寻找简便的整数拆分的计算机算法,得到了复合函数高阶导数与整数拆分相关的简便公式及计算机算法.     

基于测距的多AUV编队控制方法研究

针对基于测距的多AUV编队控制问题,提出两种根据测距信息完成编队的控制策略。一种策略将编队视为有阻尼的弹簧质量块模型,模拟其振动过程得到控制规则。该方法的参数均有特定物理意义。分析了参数变化对编队性能的影响,并根据粘滞阻尼振荡模型给出了参数选择方法。另一种策略建立编队形成的目标函数,分析了该目标函数收敛的充分条件,据此给出控制规则。分别针对上述两种方法给出了方向信息和距离信息的实时估计方法,并从理论上说明了这两种方法容许方向信息有一定偏差。最后通过实验对两种方法进行了验证。     

基于遗传算法的微波散射计海面风矢量反演研究

针对目前传统反演方法存在的不足和限制,引入遗传算法用于风矢量反演中的目标函数优化.以SeaWinds散射计为例,根据其模型函数和模糊解的基本特征,设计并实现了一套可用于该散射计的海面风矢量反演算法,并利用SeaWinds散射计部分L2A实测数据对该反演算法进行了验证.实验结果表明,通过多代遗传操作,算法能够收敛于几个局部极值点,从而证明该算法能够有效解决数值风矢量的优化搜索问题.     

上海市湿地损失补偿机制博弈分析

我国河口湿地保护与开发之间的矛盾非常突出,针对长江口地区人地矛盾,采用博弈论的方法探讨长江口湿地补偿问题,并以上海市南汇边滩为例,基于多层博弈模型,从湿地补偿资金的来源、运作方式、投向及产生的生态补偿效益进行一个全过程研究。在第一层博弈分析中提出上海市通过圈围滩涂湿地解决人地矛盾,只有通过降低造地成本才能不违反国家相关政策,风险最小。第二层博弈的结果是基层湿地管理单位力图节约造地成本,并获得来自上海市政府的激励性补偿。第三层博弈带来上海市和基层单位在利益上的双赢,但是却损害了湿地的环境功能。为了弥补环境损失,第四层博弈把南汇边滩造地收益中降低的成本用于补偿其它具有湿地功能的湿地,表面上是补偿湿地面积,实质是补偿生态系统的平稳过渡。通过连续分层博弈过程给予了一个处理河口湿地补偿问题的可选方案。     

多无人艇协同目标分配算法研究

未来战争中很多作战任务需要由多艘无人艇相互配合才能完成,多无人艇协同目标分配是无人艇自主协同控制研究的关键技术之一。为了解决多参数、多约束条件下的目标分配问题,改进贝叶斯优化算法中网络构造方式及需要存储大量数据的不足,提出了基于决策图贝叶斯优化算法(Bayesian Optimization Algorithm with Decision Graphs,DBOA)的多无人艇协同目标分配方法。根据无人艇的消耗、目标价值的毁伤和执行任务预计耗费时间 3 个决策变量,并结合约束条件构建了多无人艇协同目标分配数学模型。仿真实例表明,DBOA 算法收敛速度快,能够达到全局最优解,基于 DBOA 的协同目标分配方法具有良好的时间效率和分配效果。