抛弃式探头下沉运动数值计算的网格划分方法研究

各类抛弃式探头下沉运动的数值计算研究都需要对探头表面和整个计算域进行网格划分的前处理过程,选择不同的网格划分方法和划分精度,会影响数值计算速度和计算精度,最终生成的网格质量决定了计算结果的收敛性和准确性。针对抛弃式探头的复杂结构,对比了两种网格划分方法、三种网格划分精度,完成探头计算区域的网格划分,采用k-ε湍流模型,进行抛弃式探头下沉运动的数值计算,并将计算结果与水箱和水库实验结果进行对比,验证了混合网格划分方法和普通精度网格对抛弃式探头下沉运动数值计算的适用性,研究结果对类似较为复杂结构的水下运动体的数值计算前处理过程具有一定的参考和借鉴意义。     

基于快速成型技术的抛弃式探头模型设计

抛弃式探头下沉数学模型的有效性及其运动的CFD仿真计算方法,都需要在较短时间内设计并制作模型实物,以进行实验验证。利用计算机辅助设计结合三维快速成型技术制作了探头模型,并在实验室水箱环境下进行了模型实验。探头模型的质量调整精确度较高,变化范围小于0.6 g,且重量分布均匀,下沉运动方向平稳;可控制其在有效实验水深内达到需要的下沉速度,利用高速摄像和图像处理后得到的实验结果准确可靠,可作为提高CFD仿真计算方法准确性的依据。     

基于CSSO算法的抛弃式探头结构优化设计

在海洋水文探测系统中,抛弃式探头是整个探测系统的核心,也是探测工作的执行者。为了得到准确有效的探测数据,就需要对抛弃式探头做进一步的优化设计。采用多学科设计优化方法(multi-disciplinary design optimization,MDO)中的并行子空间优化方法 (concurrent subspace optimization,CSSO)对抛弃式探头进行设计。首先对系统进行分析,得到系统分析的近似模型,其次对并行的子学科进行优化,再次更新系统分析模型,最后验证优化模型的收敛性。结合抛弃式探头的结构,选取了头部进行了优化设计,给出了圆环型、半圆型、圆锥型3种设计方法。利用CAD软件画出三维仿真模型,然后用CFD软件进行流体工作环境仿真,最终确定半圆型头部探头为最优化设计探头。     

NMOHEMS探头外形对其下沉运动的影响分析

NMOHEMS 探头是一种由无人机运载的小型投掷式探头,采用混合网格技术结合湍流模型,建立了探头下沉运动的数值计算方法,分析了导流腔、收缩段及尾翼对探头下沉运动的影响;通过6种外形探头在不同雷诺数下的阻力系数和相同质量下的极限速度对比,发现探头外形对其下沉运动数值计算的结果影响较大;其中导流腔和收缩段均具有明显的减阻作用,且收缩段的影响更大,而尾翼具有一定的增阻作用;lgRe 在2.3~3.8时,6种外形探头的阻力系数差别较大,随着雷诺数的增加,阻力系数均迅速减小;lgRe 在3.8~5.1时,6者的阻力系数比较接近,虽仍然保持减小趋势,但变化趋于缓慢.NMOHEMS 探头的体型较小,下沉速度较慢,对其下沉运动进行数值计算时,必须考虑外形对数值计算结果的影响.     

基于星间历元间差分的精密单点定位研究

为实现深远海潮汐动态变化信息的实时监测,在历元间差分模型基础上进行星间差分,设计并实现了基于星间历元间差分的精密单点定位算法。利用1Hz静、动态实测GPS数据验证结果表明,静态观测下X、Y、Z方向的历元坐标差均小于1cm,各坐标分量精度(RMS)优于0.16cm;海洋浮标低动态下,与成熟的GAMIT/TRACK软件解算结果比较,二者在X、Y、Z方向的坐标差较差均小于2cm,各坐标分量较差精度(RMS)优于0.5cm。     

基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法

针对多浅滩、礁石和渔船等复杂环境下可疑船只目标运动跟踪问题,本文提出了一种基于改进动态窗口法的无人船目标跟踪运动规划方法。首先,根据目标船只的状态和障碍物位置,自适应选择目标跟踪制导律,同时采用最近会遇点方法优化采样空间。然后,将航行危险度评价因子加入动态窗口法目标函数,以此评估碰撞危险度。最后,对有限时域内的推演轨迹...     

基于弧段检测的高频地波雷达特定目标航迹跟踪方法研究

本文对现有的高频地波雷达目标跟踪方法进行了概述,提出了一种地波雷达目标长时连续跟踪的方法,基本思想是:充分挖掘航迹弧段特征,基于特征对船只运动建模,并结合杂波背景进行融合决策。进一步,为了达到长时间连续跟踪的需求,借鉴深度学习的思想,利用新获取的弧段数据对算法估计结果不断递归校正,使得随着获取数据的增加跟踪越准确。该方法适用于杂波环境且在航道附近存在众多干扰船只的情况下对机动目标航迹的实时稳定跟踪,为高频地波雷达在复杂干扰环境下特定目标持续跟踪提供理论基础和方法指导,为充分发挥地波雷达在海上监视监测中的作用提供技术支撑。     

基于改进YOLOX的侧扫声纳图像沉船检测方法研究

针对传统侧扫声纳图像沉船目标识别精度低的问题,引入深度学习,提出了一种改进的You Only Look Once X(YOLOX)目标检测方法。首先对收集的侧扫声纳沉船图像进行预处理,根据实测过程拖鱼的姿态、仪器设备不同等造成的成像差异进行数据增强与扩充,并构建数据集;其次以YOLOX为基础网络,根据侧扫声纳图像缺少丰富特征信息的问题,对网络进行改进,在网络的Spatial pyramid pooling(SPP)结构引入Softpool池化替换原来的池化,提取更多的细节特征信息;最后对改进前后的网络模型进行精度评估,验证改进网络的可行性。实验结果表明,改进后的网络在平均精确率均值(mAP)等精度评定指标中相较于原网络都有着显著提升,识别效果更好。该研究可为侧扫声纳探测中实时目标物检测提供研究基础。     

基于二维连续小波变换的颗粒物数字粒径方法研究

对于海岸工程的研究而言,测定泥沙、砾石、卵石等颗粒物的中值粒径具有重要的研究意义。近年来,许多学者逐渐将统计学方法应用于分析泥沙等颗粒物的粒径大小及其级配分布,小波变换是该研究领域时新的统计计算数学方法之一。由于一维连续小波变换(1D-CWT)在估算颗粒数值粒径方面存在一定的局限性,本研究基于二维连续小波变换(2D-CWT),提出了新的颗粒物粒径统计学分析方法,用于估算筛分良好的颗粒物中值粒径。以玻璃珠、卵石块和砾石三类不同性质的颗粒物构建数字粒径实验分析样本,对新方法进行了测试和验证。研究表明基于2D-CWT的数字粒径分析方法能够快速、便捷地估算出筛分良好的颗粒物的中值粒径,且计算结果准确、稳定。相较于基于1D-CWT的数字粒径分析方法,2D-CWT方法在颗粒物数字粒径分析方面有着更高的计算成功率和更广的适用性。     

基于YOLO模型的SAR舰船目标检测方法研究

随着海上交通运输业业务需求的不断增加,传统的目标检测方法已无法满足实际需求。由于卫星遥感技术的快速发展,基于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像舰船目标自动识别具有显著的应用潜力。近年来,深度学习技术在目标检测领域逐渐显现出优势,特别是YOLO (You Only Look Once)模型以其较高的精度和计算效率,为SAR舰船目标的识别提供了一种新的方法。为对比不同的YOLO模型在舰船目标识别领域的性能及其相比于两阶段深度学习算法的优势,本文首先对YOLO系列的结构进行了归纳总结;其次对当前广泛使用的数据集进行了对比分析,并基于SAR图像数据集（SAR Ship Detection Dataset,SSDD）的样本进行重新标注构建出本文的数据集;然后将YOLO系列模型与两阶段目标检测方法——更快速的区域卷积神经网络（Faster Region-based Convolutional Neural Network,Faster R-CNN）在SAR舰船目标检测的精度和速度两方面进行对比实验;最后在YOLOv5模型的基础上对主干网络（Backbone...     

连续刚构桥的预应力钢束设计研究

在对预应力设计基本要求及布束原则、预应力设计的理论依据及预应力筋布置形式分析的基础上,对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的预应力钢束配置进行了研究,通过已建连续刚构桥得出预应力钢束的用量,并通过有限元程序对所得数据进行验证分析,得出了一些规律和结论,可以作为同类桥梁的设计参考.     

二维和三维电子地图的空间认知差异研究

讨论了二维和三维电子地图在空间认知特点、空间认知模式和空间认知效果方面的差异。与纸质地图相比,二维电子的地图的空间认知具有动态性、交互性以及制图和读图过程的模糊化等特点,三维电子地图的认知效率更高、认知维度和深度更广。空间认知模式方面,二维电子地图类似于"阅读式",而三维电子地图则类似于"观看式"。二维电子地图对位置、距离、方向等空间格局的认知效果较好,而三维电子地图对目标、形状等空间对象的认知效果较好。     

地波雷达目标检测跟踪联合处理粒子滤波方法

针对固定粒子数PF-TBD算法计算量大、复杂环境下地波雷达海上船只目标检测与跟踪性能不佳的问题,本文将粒子滤波方法应用于地波雷达船只目标检测与跟踪中,提出了基于自适应粒子滤波的地波雷达目标检测与跟踪联合处理方法。该方法结合地波雷达回波谱中目标展宽特性,充分利用了地波雷达回波谱中面目标的粒子权重信息来设置粒子自适应采样策略,提高了目标检测和跟踪联合处理的效果。通过地波雷达实测数据的目标跟踪结果及与同步AIS信息的比对分析,结果表明:提出的检测跟踪联合处理方法在对低信噪比、快速机动等复杂环境下的多目标跟踪时,可提高目标整体跟踪性能。     

基于时差法超声测风系统的声场分析与研究

基于时差法原理设计了超声测风系统,并对该系统在空气中传播的超声声场进行了深入分析.阐明了在海洋环境监测中,风矢量对超声波声传播特性和超声测风系统声场的影响,分析了其与系统的最大量程、测量精度和分辨率等主要性能指标的关系,该研究结果为提高超声测风系统性能指标设计的准确性和科学性提供了依据.     

基于图像处理的回声定位信号检测方法

鲸豚类海洋哺乳动物发出的回声定位信号是一种频率较高的短时脉冲信号,研究回声定位信号检测方法有助于快速、准确地检测海洋哺乳动物发声,进而更好地保护海洋哺乳动物.本文提出了一种基于图像处理的鲸豚类动物回声定位信号检测方法.该方法首先对收集到的数据进行分帧,计算每帧信号的时频图;使用Frangi滤波器对时频图进行滤波,以降低...     

基于多源数据的三维城市建模方法

以天津新港三维城市建模为例,介绍了基于二维数据、DEM和3D模型等多源数据的三维城市建模的方法和关键技术。为有效利用现有数据资源快速、准确建立三维城市模型提供了一种经济、灵活、省时、高效的方法。     

基于ArcEngine的数字高程模型更新方法研究

采用COM技术,以ARCENGINE所提供的类库和凸包算法,实现了数字高程模型(DEM)数据更新的边界检测和利用矢量地形数据采集更新数字高程模型数据的方法。保证了数字高程模型数据的精度,可以满足数字高程模型的现势性需求。     

海洋磁力测量地磁日变改正中的时差计算方法

为了消除或减小地磁日变化对海洋磁力测量的影响,提出采用同步比对法和相关分析法计算两日变站间地磁日变化的时差。分析表明:同步比对法和相关分析法得到的时差更能真实反映两站间的时间变化,建议在海洋磁力测量多站地磁日变改正时差计算中采用。