简易海洋平台疲劳可靠性优化设计的进化算法

分别用进化计算中的遗传算法和进化规划进行了简易海洋平台基于非线性疲劳损伤模型的疲劳可靠性优化设计.计算结果表明了计算模型的可靠性以及遗传算法和进化规划解决结构疲劳可靠性优化设计的有效性,并对两种优化算法进行了比较和讨论。     

基于改进遗传算法的无人水下航行器路径规划

针对无人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）运动约束多,传统遗传算法的路径寻优效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进遗传算法的 AUV 路径规划方法。该算法选用栅格法构建环境,使用路径长度、平滑度和危险区域作为评价函数。改进遗传算法种群初始化过程,引入周围点栅格提高收敛速度,同时结合灾变思想避免群体陷入局部最优解。该算法根据 AUV 最大转角的约束条件,设计了 AUV 平滑过程和删除过程,避免了 AUV 航行出现急停急转。仿真及湖上试验结果表明：改进遗传算法相比传统遗传算法,路径长度减少 11.4%,收敛速度加快 20.0%,且收敛路径满足 AUV 航行约束要求。     

一种改进的基于TIN的多波束测深数据抽稀算法

多波束测深数据具有海量性与冗余性特征,海量的多波束数据不利于海底DEM构建与海图生产。因此,对于离散的多波束测深数据,行之有效的抽稀算法在多波束测深数据处理与应用中尤为重要。文中分析了常用的数据抽稀算法在数据处理速度以及特征地形保留方面的缺陷,提出一种通过改进基于TIN的数据处理流程的抽稀算法,并对比分析了抽稀前后海底地形特征。实验结果表明,改进的抽稀算法在数据量增大时依然可以保持较高的抽稀速度,能有效地提高数据抽稀的效率,准确保留海底地形特征。     

基于四叉树的多波束水深数据快速检索方法

针对水下地形测量仿真器中的多波束测深结果仿真环节中,对海量已知水深点云数据进行处理时存在的检索效率低、内存占用大的问题,设计了一种基于四叉树的数据处理方案。以四叉树数据结构并采用序列化方式存储索引文件,提高点云数据的检索效率;通过内存映射的方法读取海量点云数据,减少内存占用。数据实验表明:相对于常见的遍历检索,在检索点云数不超过总点云数的约四分之三时,四叉树水深点云检索效率提高了1倍以上;在检索点云数越少,总点数云越多时,四叉树水深点云检索的效率最多可提升30倍以上。基于四叉树的数据处理算法可有效地提高点云数据的检索效率,适合于多波束测深结果仿真过程中的海量点云数据的处理。     

基于LSH方法的珊瑚礁鱼类竞争压力查询和资源分配方法

基于海洋大数据查询技术的珊瑚礁鱼类保护策略是海洋科学研究的重要课题, 其中鱼群竞争状况对鱼类保护具有重要意义。研究鱼群竞争状况就必须模型化鱼群与珊瑚礁的依赖关系。作为一个简单有效的大数据模型, 图模型是表达这个关系的实用模型。文章提出表达珊瑚礁鱼类种群和珊瑚礁资源依赖关系的竞争图建模方法, 并提出基于局部敏感哈希(Local Sensitive Hashing, LSH)的鱼类种群竞争压力竞争图查询方法, 得到鱼类种群的实时竞争压力状况; 然后根据LSH查询结果, 分析出需要优先保护的鱼类种群; 最后对这些需要优先保护的鱼类种群设计了基于构建人工礁的资源分配方法, 使得区域内珊瑚礁鱼类总体竞争状况改善。     

基于Cressman优化算法的海洋矢量数据插值方法研究

随着海洋监测技术的发展,多源、异构、多维的海洋数据成指数激增。当前用于海洋数据的插值技术存在处理速度慢、读取效率低等问题,难以满足数据处理的需要。针对具有空间分布特性的海洋矢量数据,本文旨在研究一种高效的插值方法,首先基于Moran’s I对矢量数据进行空间相关性分析,根据数据间的聚类程度对数据集进行冗余度处理,然后基于Cressman插值算法对处理后的矢量数据进行插值展示。最后,以某区域的流场数据进行仿真,验证了基于Cressman插值优化算法的合理性和可行性。     

序统计滤波估计检测海洋测深异常数据

根据海洋水深数据处理的要求，构建了海洋水深数据的序统计滤波模型，并根据水深异常数据的特点，提出了离差法判定水深异常数据，在遵循“舍深取浅”这一基本海洋数据处理原则基础上，设计了海洋水深异常数据检测的序统计滤波方案。实例分析表明，该滤波方案能够有效地检测并剔除零水深、负水深、孤立突跳水深，保留连续（个数多于（含）3个的）异常水深，在序统计滤波异常数据检测的基础上剔除粗差，能大幅提高粗差检测的效率。     

海洋数据备份平台的设计和实现

随着海洋数据的日益增加(现数据总量已达PB级),长期积累的海洋数据类型越来越多,海洋数据的存储环境也越来越复杂。艰苦的海上作业条件以及昂贵的数据采集和分析设备,使得海洋数据的获取成本越来越高。为了有效地保存海洋数据,需要一套安全可靠的数据备份平台来加强对海洋数据的管理。本文根据海洋数据的多种数据类型和复杂存储环境,设计出了一套能涵盖所有海洋数据类型的备份平台,并针对海量小文件(字节级)和基于OpenStack架构云平台中虚拟机整机的备份流程进行了优化,有效地保障了海洋数据的存储安全。     

基于遗传算法的简易海洋平台的疲劳可靠性优化设计

本文提出了利用损伤力学的非线性疲劳损伤模型，在随机海浪交变荷载作用下，简易海洋平台疲劳可靠性优化设计的遗传算法。计算结果表明了计算模型的可靠性与遗传算法解决结构物疲劳可靠性优化设计的有效性     

海洋观测资料共享服务平台设计与实现

所述的海洋观测资料共享服务平台在海洋信息化建设前期成果的基础上,充分加载、共享了业务化海洋观测获取的数据资源,提出一种基于云平台的海量小文件存储模型,设计相关流程并实现了海量小文件的即时监测转发,同时也实现了多种形式的数据可视化服务以及数据的快速检索、浏览和打包下载等功能。平台目前已在国家海洋信息通信专网部署运行,为沿海各省区市的海洋数据管理机构和相关国家业务中心提供服务。     

Research on cloud computing and services framework of marine environmental information management

Based on the features of marine environmental data and processing requirements, a cloud computing archi- tecture of marine environment information is proposed, which provides a new cloud technology framework for the integration and sharing of marine environmental information resources. A physical layer, software platform layer and an application layer are illustrated systematically, at the same time, a corresponding solu- tions for many difficult technical problems such as parallel query processing of multi-dimensional, spatio- temporal information, data slice storage, software service flow customization, analysis, reorganization and so on. A prototype system is developed and many different data-size experiments and a comparative analy- sis are done based on it. The experiment results show that the cloud platform based on this framework can achieve high performance and scalability when dealing with large-scale marine data.     

Cognitive radio resource allocation based on coupled chaotic genetic algorithm

A coupled chaotic genetic algorithm for cognitive radio resource allocation which is based on genetic algorithm and coupled Logistic map is proposed. A fitness function for cognitive radio resource allocation is provided. Simulations are conducted for cognitive radio resource allocation by using the coupled chaotic genetic algorithm, simple genetic algorithm and dynamic allocation algorithm respectively. The simulation results show that, compared with simple genetic and dynamic allocation algorithm, coupled chaotic genetic algorithm reduces the total transmission power and bit error rate in cognitive radio system, and has faster convergence speed.     

基于改进量子粒子群算法的AUV路径规划研究

针对海洋环境下自主水下机器人（AUV）的路径规划问题,提出了一种基于框架四叉树的改进量子粒子群算法（QPSO）,首先使用框架四叉树的方法对障碍物建模,该方法提高了建模的精度且对后续算法的效率也有极大的改进,之后设计改进的量子粒子群算法,并且结合水下环境的特殊性设计适应度函数,综合考虑航线路径长度、偏转角度以及海流影响,使得算法可以在水下环境中寻得能耗最短的解路径。最后通过仿真试验验证,相比于传统的栅格法和粒子群算法,改进量子粒子群算法的运算时间更短,收敛速度更快,其独特的适应度函数可以使AUV能更好适应水下多变的环境,且能利用海流设计能耗更小的路径,具有很大的实用价值。     

海洋环境云计算安全防护支撑体系的研究与构建

随着云计算技术及理念的深入发展和应用,云安全越来越成为安全业界关注的重点。为有效保障云计算应用的安全,本文在海洋云计算与云服务这种特殊的体系结构中引入了安全机制,并结合云计算应用特点,在采取信息系统基本安全防护技术的基础上,通过进一步集成数据加密、VPN、身份认证、安全存储等安全技术手段,构建了适用于海洋环境信息云计算应用的安全防护体系。     

基于混合云模式的海洋基础地理信息云服务

GIS的表现形式已经由早期的系统转向了服务,而云计算已经成为支撑GIS服务的一种重要模式。面对广泛而迫切的海洋基础地理信息数据与应用需求,亟需构建一个统一的服务平台。结合云计算和GIS云服务发展现状,提出一个面向海洋基础地理信息、基于混合云模式、面向服务架构的海洋基础地理信息云服务体系架构设想,分析了需要重点研究的存储优化、自适应可视化与并行处理等关键问题,为构建"按需、实时、动态、易用"的服务平台提供了参考依据。     

海洋观测图像的深度哈希检索及FPGA在轨实现

近年来,星载/机载的在轨海洋观测设备日益增多。如何从星/机在轨观测的数据中快速且准确地检索出关键图像并进行回传,逐渐成为在轨实时处理的重要研究课题。哈希函数作为一种映射函数,能够将不同图像变换为相同长度的二进制码,并且保持类似图像二进制码的相似性。为了保证二进制编码的特征表达能力,采用深度卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)提取海洋图像的特征信息,对图像进行哈希变换。本文以海洋观测图像作为训练数据集,基于深度卷积神经网络在GPU(Graphics Processing Unit)上训练哈希算法。在此基础上,本文将训练好的哈希函数在FPGA(Field Programmable Gate Array)上实现,完成海洋观测图像的在轨快速检索,为海洋观测实时处理提供了有效技术手段。     

海洋水声环境调查数据处理系统的设计与实现

针对目前海洋环境调查现状，结合国内现有的技术条件和现有的处理方法、原理，详细论述了海洋水声环境调查处理系统软件主要功能的设计及关键技术，该系统软件满足海洋调查的需求，极大提高了海洋环境数据处理的自动化、数字化和信息化程度。     

数字海洋云计算服务流中数据预部署研究

Data pre-deployment in the HDFS （Hadoop distributed file systems） is more complicated than that in traditional file systems. There are many key issues need to be addressed, such as determining the target location of the data prefetching, the amount of data to be prefetched, the balance between data prefetching services and normal data accesses. Aiming to solve these problems, we employ the characteristics of digital ocean information service flows and propose a deployment scheme which combines input data prefetching with output data oriented storage strategies. The method achieves the parallelism of data preparation and data processing, thereby massively reducing I/O time cost of digital ocean cloud computing platforms when processing multi-source information synergistic tasks. The experimental results show that the scheme has a higher degree of parallelism than traditional Hadoop mechanisms, shortens the waiting time of a running service node, and significantly reduces data access conflicts.     

海洋声学调查数据处理系统的实现及关键技术

针对目前我国海洋水声环境调查需求,结合国内现有的技术条件和现有的处理方法、原理,详述了海洋声学调查数据处理系统的实现途径及关键技术的解决,该系统软件满足我国目前海洋调查的需求,提高了海洋环境数据处理的自动化、数字化和信息化程度。