利用Kmeans-RBF神经网络提高重力格网化数据精度

针对重力测量数据在格网化过程中精度会被降低的问题,顾及空间重力异常和地形的强相关性,提出了三维Kmeans-RBF神经网络方法,该方法利用神经网络的复杂非线性映射学习能力进行推估建模,并在模型训练和推估时加入地形数据作为物理控制。最后基于美国爱达荷州地区的实测重力数据进行验证,实验结果表明:该方法相对于二维Kmeans-RBF神经网络方法和直接进行拟合推估的Kriging方法,实验区内精度分别提高了24.85%和44.84%。     

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。     

测量系统差对大地水准面精度影响分析

从边值理论出发,推导了顾及Stokes核函数改化的观测值系统误差传播公式,基于超高阶重力场模型设计了仿真试验,以定量分析顾及核函数改化的重力异常系统差对大地水准面计算精度影响。仿真试验结果表明,重力异常系统差对大地水准面的影响表现为系统性特征,顾及核函数改化的Stokes积分公式能显著改进大地水准面计算精度,即使重力异常系统误差达3 mGal,大地水准面精度也优于1 cm,这些成果将为大地水准面精化工程的方案优化和质量评估提供有益参考。     

我国陆海新一代平均重力异常基本分辨率等问题的研究

研究了建立我国陆海新一代平均重力异常数字模型的两个问题：一是基本分辨率的确定问题;二是拟合推估中已知重力点的选取问题。经过在全国范围内的计算,表明本文中的结论是正确的。     

用T/P测高数据反求海域重力异常

本文以反Stokes公式为数学模型,应用由T/P测高数据计算的大地水准面高反演了海洋平均重力异常,并与船测平均重力异常和OSU91A位模型计算的平均重力异常进行了比以分析,得出了一些有益的结论。     

沿海地区似大地水准面精化探讨

在GPS／水准网点的基础上,利用重力资料确定网区的高程异常走向,再利用各点的大地高和正常高求得高程异常,借此精确确定沿海地区局部的似大地水准面。     

利用卫星测高垂线偏差计算其他重力场元的特性分析

利用卫星测高技术确定海洋重力场,垂线偏差数据作为导出观测量在实际工作中被普遍采用。利用物理大地测量边值问题的定义以及扰动位在球面边界条件下的解,给出了由垂线偏差计算大地水准面高、重力异常和扰动重力的公式。分析了不同积分计算公式在重力场阶谱表达形式下对垂线偏差误差的抑制作用,也分析了不同积分核函数的变化特性,得出基本结论:在利用卫星测高数据求解海洋重力场时,当以格网化海面垂线偏差数据计算重力场参数时,求解的大地水准面高的有效性和稳定性优于重力异常和扰动重力。     

基于SINS/DGPS的捷联式航空重力矢量测量

国防科学技术大学研制成功了我国首套具有自主知识产权的捷联式航空重力测量系统SGA-WZ01。该重力测量系统由捷联式惯性导航系统(SINS)和差分全球定位系统(DGPS)组成。2012年4~5月,在南海某海域进行了飞行试验以测试这一新型重力仪的精度。描述了该系统的构成和数据处理过程,在数据处理中应用了全球重力场模型对重力测量结果进行校正。试验结果表明,该系统不仅可用于重力标量测量,还可用于矢量测量。重复测线的数据表明了该系统测得的重力异常的重复性可达到1.5m Gal,经过全球重力场模型校正之后北向分量的重复性为7.46m Gal,东向分量的重复性为4.46m Gal。     

多类资料计算南海重力垂直梯度的方法比较

重力垂直梯度在解决和解释地球表层地质和地球物理问题中的作用日益明显,因而获得其模型和分布是非常必要的。利用测高卫星可以得到空间大范围高精度、高分辨率的垂线偏差、重力异常以及大地水准面数据,利用测高重力资料和地球重力场模型,采用不同方法分别计算了南海海域重力垂直梯度,并对它们进行了比较。     

重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算

为提高利用重力异常计算重力异常垂直梯度中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将重力异常表示成双三次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算公式。以低纬度区域分辨率为2＇×2＇的重力异常数据为背景场进行了仿真分析,结果表明在解算计算点所在的1个网格的中央区效应时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数E。该导出公式可为重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算提供理论依据。     

Research for enhancing the precision of asymmetrical SBL system for any vessels

The SBL system (Short Baseline System) is usually utilized by offshore working vessels when performing its underwater orientation task so as to facilitate the exploitation of abundant benthal resources, therefore, the precise distance between the vessel and underwater targets for SBL system's estimation module are highly emphasized. However, hydrological data cited in the SBL system's estimation module is not real-time information and is difficult to accurately measure, which causes the calculation errors. Studies with regard to symmetrical SBL system are carried out by most of the researchers these days, yet research in this text shows the advantage to the asymmetrical SBL system's sensor on the vessel's bottom to be installed at discretion to measure and calculate the position. In addition to the locus equation used in the traditional position calculation, Haussiam Elimination, Cramer's rule, 3D geometry relation theory as well as substitution corrections applied to this asymmetrical SBL system to educe the correction for relative geometrical position between the underwater beacon and the sensor on the ship bottom. Through numeric simulation analysis, this SBL system is proved to be a high precision acoustic positioning system based on its quick correction and high precision position calculated by the asymmetrical SBL system established in this study.     

非线性铰接浮体波能转换器的动力学特性研究

针对传统铰接浮体波能转换器捕获效率低、频带窄的瓶颈,提出一种新型高效波能捕获仿生非线性连接结构。该连接结构具有转动负刚度效应,可起到被动相位控制作用,提高系统的波能捕获效率。首先,基于海蛇脊柱骨结构的柔性约束机理,设计了一种高效波浪能捕获仿生连接结构,该结构由球窝结构、球头、翅状突出物和类肌肉柔性结构组成;其次,基于线性波浪理论和Cummins 方程,建立两模块非线性波能转换器的动力学模型,并采用谐波平衡法解析求解非线性控制方程;最后,开展了数值模拟研究,分析了规则波激励下该新型波能转换器的波能转换特性。结果表明：通过引入新型高效仿生连接结构,可有效降低系统的等效固有频率;当连接器的负刚度结构调整到合适参数时,系统的弹性力可以在纵摇相平面上形成一个椭圆势阱,其椭圆势阱的长轴接近铰接浮体系统相对纵摇运动的模态方向,由此驱动两个模块的相对纵摇运动趋于反相,起到被动相位控制的作用。     

基于LabVIEW的深水网箱鱼群监测系统的信号处理

深水网箱鱼群活动状态的实时监测是开展深水网箱渔业资源可持续发展中急需解决的关键技术。文中介绍了深水网箱鱼群监测系统中基于LabVIEW的数据信号处理方法。该方法采用软件编程技术取代传统的硬件电路设计,实现了深水网箱鱼群监测系统的时间增益补偿、信号相关处理、图像处理和鱼群量估计等功能,海上现场实验证明系统具有较高的抗噪声和混响干扰能力,鱼群回波图像显示简洁、海上操作方便,采用鱼群回波能量积分方法能较好地估计鱼群量大小。     

An application of fuzzy fault tree analysis for spread mooring systems

In this paper, a fuzzy fault tree analysis methodology for spread mooring systems is presented. The methodology combines the effects of operational failures and human errors under fuzzy environment for the spread mooring configurations. In conventional fault tree analysis (FTA), which is an established technique in hazard identification, the ambiguous and imprecise events such as human errors cannot be handled efficiently. In addition to this, the tolerances of the probability values of hazards are not taken into account. Moreover, it is difficult to have an exact estimation of the failure rates of the system components or the probability of the occurrence of undesired events due to the lack of sufficient data. To overcome these disadvantages, a fault tree analysis based on the fuzzy set theory is proposed and applied to the spread mooring system alternatives. Furthermore, sensitivity analysis is carried out based on the fuzzy weighted index (FWI) in order to measure the impact of each basic event on the top event. The results show that the fuzzy fault tree risk analysis method (FFTA) is more flexible and adaptive than conventional fault tree analysis for fault diagnosis and hazard estimation of spread mooring systems.     

Phase-shift-based time-delay estimators for proximity acousticsensors

Time-delay estimation is important in a wide range of applications in oceanic engineering. In this paper, we present a novel time-delay estimation algorithm based on maximum likelihood theory for the case that the measurements are corrupted by colored or nonuniform zero-mean Gaussian noise. It turns out that the likelihood function associated with the problem is highly oscillatory, and we propose a computationally efficient technique to maximize this function. Our algorithm first obtains an initial estimate based on a smooth approximate cost function, and then refines this estimate based on the true cost function. Simulation results show that our estimator outperforms a traditional phaseshift based estimator, and that the estimation error approaches the Cramer-Rao bound when the SNR increases without bound     

基于VMD和WinLSP相结合的GNSS-R海平面高度估测模型

全球导航卫星系统反射（Global Navigation Satellite System-Reflectometry,GNSS-R）技术是一种新兴的监测海平面高度变化的技术。本文依据GNSS-R技术中的信噪比分析法的原理,通过分析其分离趋势项和提取振荡频率的过程,建立了新的估测模型以提高反演精度。针对传统模型存在的信号分离不佳的问题,本文提出使用变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）算法替换传统的最小二乘拟合法（Least Squares Fitting, LSF）进行趋势项分量的分离。在此基础上,本文引入基于凯塞窗函数改进的LSP(Lomb-Scargle Periodogram)频谱分析法（记为WinLSP）来减弱因频谱泄露带来的反演误差。在瑞典翁萨拉的GTGU站和美国阿拉斯加州的SC02站开展的海平面高度反演实验结果表明,本文建立的估测模型相比于传统模型具有更高的反演精度。基于VMD+WinLSP估测模型得到的GTGU站反演结果的均方根误差（RMSE）、相关系数和反演点数分别为4.70 cm、0.98和5 647。与传统的LSF+L...     

带乘性噪声广义系统状态最优估计算法

针对带乘性噪声广义系统,提出1种在线性最小方差意义下的状态最优估计算法.首先,采用标准分解将系统变换为2个子系统;其次,通过估计子系统的状态,获得原系统的状态最优滤波.同时,算法还给出了动态噪声与量测噪声的估计.仿真结果表明了该算法的有效性.     

海上风机稳桩施工平台吊装过程中的多船水动力干扰特性与动力响应分析

建立双臂起重船从运输船上起吊大型稳桩施工平台的吊装系统模型,其中,起重船与运输船呈T型布置。首先基于势流理论,采用专业水动力分析软件AQWA开展了双船系统的频域水动力分析,分析双船起吊系统的水动力干扰特性和遮蔽效应,并对双船间隙自由液面进行黏性修正从而提高频域多体水动力分析的精度。进一步采用频域—时域方法对起吊耦合系统进行参数分析,探究起吊速度、波浪周期等对吊索张力和起重船运动的影响规律。分析多个工况下运输船的遮蔽效应对起吊系统的影响。结果表明,对间隙流体施加阻尼自由液面边界条件可以一定程度提高计算模型的精度,在某些周期的迎浪条件下运输船对起重船的遮蔽效应可以降低吊装系统的响应;起吊速度对时域动力响应的影响较小;周期为8 s的规则波引起过大的动力响应。     

冲击阻尼器对三自由度系统振动抑制研究

从实际工程应用背景出发,基于机组整体弹性安装振动模型和冲击阻尼器每周发生２次不等间隔碰撞,理论分析和计算了空间三自由度阻尼系统的稳态响应。同无冲击阻尼器系统相比较,在系统的共振频率范围内,冲击阻尼器对系统有良好的振动抑制作用。     

基于三阶斯托克斯波的谱估计及海浪数值模拟研究

为了拓宽建立深水非线性海浪频谱模型的研究途径,基于三阶斯托克斯波理论,提出了以改进的三阶斯托克斯波为组成波,以修正的自回归模型(AR)谱估计方法得到的估计谱(简称新谱)为靶谱的非线性海浪模型。通过基于模拟频谱和相位谱反演海浪波面高度时间序列(以下简称海浪时历反演方法)的谱比较方法验证了新谱的优越性,为从根本上解决精确评估海浪谱提供了技术支撑,对于增强未来掌控海战场具有重要意义。