卫星海洋遥感数据的无损压缩及解压算法

在分析卫星海洋遥感单轨三级数据产品特征的基础上,针对游程编码无损压缩算法特征,提出了优化游程编码压缩算法,运用该算法实现了海洋遥感三级数据产品的无损压缩,并与流行的WinRAR压缩软件进行了比较测试,结果表明上述算法对海洋遥感数据均有较高的压缩率,优化游程编码压缩算法在空间复杂度及时间复杂度上均有明显的比较优势,可极大节约海洋遥感数据的存储与共享发布空间。     

整体式止屈器数值模拟方法与优化研究

海底管道是海洋石油主要的运输方式,但海底管道在外部静水压力作用下很可能发生局部屈曲压溃,造成灾难性后果。安装止屈器可有效阻止屈曲传播,保证管道安全,整体式止屈器在实际中应用最为广泛。整体式止屈器存在通过减小止屈器体积以节约成本进行优化的可能性,因此,在保证止屈器止屈效果的前提下,可通过减小止屈器的体积,以达到减轻重量、节约成本、减少安装难度等多种目的。研究过程中使用ABAQUS进行模型的仿真模拟,比较了广义弧长法的优缺点,决定选用更方便的静水流体单元法,计算得到不同止屈器的穿越压力以及相应的体积,对比各止屈器的穿越压力变化和体积变化,实现结构优化的目标。基于以上研究,可以得出减少止屈器体积的结构优化方案具有可行性的结论。     

基于无向图Floyd加速模型的海图抽选方法研究

为解决传统海图抽选存在的主观性高和抽选效率低的问题,尝试将图论中的Floyd算法应用到海图抽选问题中,通过在无向图多路径数据结构中对Floyd算法进行加速改进,提出了一种基于无向图Floyd加速模型的海图抽选方法。该方法通过对网络图及算法进行优化,实现了抽选海图航路覆盖范围的最大化和抽选海图数量的最小化,并将时间复杂度降至O(1/2(n)(n-1)~2);通过利用基于等价点数组的最短路径集算法,实现了同等海图数量前提下的不同海图选取方案。最后通过实验验证了上述模型在海图选取中的可行性和优越性。     

半潜式航行体回收辅助操控技术应用

半潜式航行体回收过程耗时较长,对操纵者经验、技术门槛高,试错成本大。针对此问题提出 VH-PPO 算法,从收敛性、期望收敛时间的上下界、时间复杂度 3 个方面分析其性能。通过人工操控成功的历史数据给予初始概率分布并在此基础上进行训练,省去了自由探索不断试错的过程,可有效减小期望收敛时间,使训练模型更快地收敛,从而降低算法的时间复杂度。针对训练时不同的阶段,选择更优的超参数,防止超调和欠调现象,可帮助训练模型更好地收敛,降低期望收敛时间的上下界,从而降低算法的时间复杂度。 在 OpenAI Gym 上通过该算法进行强化学习,训练完成后应用于操控软件,在某海域进行验证并进一步调整模型。实验结果表明：随着试验次数增加,智能体在真实环境中的适应能力越来越好,辅助操控指令在总操控指令中占比超过 50%,有效地减缓了操纵者的疲劳,降低了新手训练难度及替换操纵者的门槛。     

一种针对规则冲突的规则集语义比较算法

应用DFD(Diverse Firewall Design)方法进行防火墙规则集设计时,需使用规则集语义比较算法,判断多个规则集是否语义一致。规则冲突是导致规则集语义不一致的主要原因。因此,需要研究针对规则冲突的规则集语义比较算法。而现有算法时空复杂度较高,性能低下。文中提出了1种基于关键数据包选取映射的规则集语义比较算法(KPCM)。KPCM算法针对规则冲突选取关键数据包,并通过比较这些数据包在不同规则集中的处理动作,判断这些规则集是否语义一致。理论分析和测试表明,KPCM算法时空性能均优于现有算法。     

海底管道整体式止屈器性能研究与穿越压力预测

整体式止屈器可有效抑制海底管道屈曲传播并避免管道的大规模屈曲失效。为探究整体式止屈器的止屈特性,预测其穿越压力,利用ABAQUS软件建立有限元模型,分析了整体式止屈器厚度、长度、径厚比等参数对穿越压力和穿越形式的影响机制,揭示了整体式止屈器的止屈特性。研究结果表明:在平行穿越阶段,增加止屈器厚度、有效长度可明显提升穿越压力;而在垂直穿越阶段,穿越压力增长速率明显放缓。结合有限元模拟结果,拟合得到了整体式止屈器在不同穿越形式下的穿越压力预测公式,其相较于已有经验公式准确性更高,对整体式止屈器的设计和建造具有重要的指导意义。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂及疲劳评估

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍了结构失效评估图（FAD）技术,详细阐述了BS7910：1999规范中三个不同等级的断裂评估方法和疲劳评估方法。通过断裂评估方法,能够对不向受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估,得到管道任何位置的极限裂纹长度;通过疲劳评估方法,能够对受复杂动荷载的含焊接裂纹管道进行疲劳评估,得到管道在此种受力环境下的疲劳寿命。     

基于压缩感知的水下目标定位

研究水声环境下匹配场定位中快拍数少和相干声源导致定位不准确问题。在水下目标定位的稀疏数学模型基础上,通过对测量矩阵中的列向量的模进行标准化,降低了由于距离原因对声源定位性能的影响;使用奇异值分解法对快拍数进行精简,降低了算法的时间复杂度;结合压缩感知理论的SOMP算法,实现高效的水下目标定位。仿真实例验证了该算法的有效性。     

单波束测深技术在海底管道检测中应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用了单波束测深技术。对探测过程中海底管道的声波反射特征和解释方法进行了研究,研究结果表明,浅水时反射曲线更能反映管道的真实形态;深水时无论是绕射曲线还是反射曲线均与管道的真实形态有较大差异。波束角会严重影响单波束对海底管道的探测能力。通过对测量记录的分析,可对海底管道的位置、埋设深度和是否发生悬空等状况进行判断。     

双整体式止屈器结构性能研究及优化设计

建立了双整体式止屈器结构的三维有限元模型,模拟其在外部静水压力作用下的屈曲穿越过程,总结不同穿越破坏模式的产生条件及机理。对影响穿越破坏压力的主要参数进行敏感性分析,结果表明止屈器布置间距、两个止屈器的几何尺寸均会对整体止屈性能产生影响。在拟合的双整体式止屈器效率公式的基础上,依据非线性有约束优化理论,分别采用经典算法和智能遗传算法确定模型最优解,提出了一种兼顾结构重量与止屈性能的最优双整体式止屈器结构型式;并经计算分析,验证了该方法的可靠性和适应性。     

基于内侧缓冲区算法的多边形骨架线提取模型

多边形的骨架线其本质是对多边形的抽象描述,合理的提取多边形的骨架线能够准确描述多边形的形态。给出了内侧缓冲区算法的定义及特性,提出利用内侧缓冲区算法提取多边形骨架线的模型,并给出了提取骨架线的实验。     

Scale dependence of divergence and vorticity of near-surface flows in the sea

To area-average the horizontal divergence and the vertical component of vorticity, three methods are proposed and examined. The polygon method is based on deformations of a polygon made by connecting drifters. They are deployed at widely different scales of 1 cm^– 1,000 km and tracked using various procedures. The loop method is adopted when a drifter completes at least two loops of trajectory in a tidal vortex, a ring or a gyre. Even if data for a drifter completing only one loop is available, the vorticity can be calculated. The crossing method is applied to the GEK data on the circumference of a Kuroshio ring. The data which will be used to calculate them in Part 2 are summarized in tables. Offset dispositions of positive and negative divergences or vorticities on a horizontal plane and in a water column are shown. Probably, the vertical offset of vorticities does not occur in general. The area-turnover of a polygon of drifters are discussed. Sampling time-intervals, appropriate to the scale of the area, for the polygon and loop methods are examined. A first impression of Rhines' (1979) sketch has produced a misunderstanding that the polygon method would be useless because a limited number of drifters cannot follow such a complicated deformation of the material line over a long period. It is shown that adopting a short time-scale appropriate to the length scale furnishes a practical solution to the problem.     

多通道带乘性噪声系统的最优固定域平滑算法

在以往的乘性噪声系统的观测模型中 ,由于假定各通道的乘性噪声是完全相同的 ,因此并不是真正的多通道系统。而本文则考虑各通道乘性噪声不同的情况 ,即真正意义上的多通道带乘性噪声系统。在褚东升等“噪声相关时多通道带乘性噪声系统最优滤波”的基础上 ,进一步给出了固定域平滑算法。该算法在线性最小方差意义下为最优的。通过仿真计算 ,说明了该算法的有效性     

绝对精度自动匹配的图斑椭球面积解算方法

针对传统模拟积分法的图斑椭球面积误差模型构造复杂及绝对精度无法自动匹配问题,以梯形图幅面积理论计算公式为关联纽带,采用纬线等分割补的手段构建了梯形图块面积的通用计算公式.在分析梯形图块面积替代误差数值分布规律的基础上,通过纬度积分步长变量的引入建立了严密的面积替代误差数列模型;阐明了纬度积分步长变量调控下面积替代误差数...     

Lectotype Optimization of Offshore Platforms by Use of Three-Scale Fuzzy Analytical Hierarchy Process

A Three-Scale Fuzzy Analytical Hierarchy Process (T-FAHP) is proposed by introducing the Three-Scale Analytical Hierarchy Process (T-AHP) and the trapezoid fuzzy number. A multi-objective optimization model based on the T-FAHP is presented subsequently, in which many factors influencing the lectotype of offshore platform are taken into account synthetically, such as the original investment, the maintenance cost, the ability of resisting fatigue and corrosion, the construction period, the threat to the environment, and so on. With this method, the experts can give the relatively precise ranking weight of each index and at the same time the requirement of consistence checking can be met. The result of a calculation example shows that the T-FAHP is practical.     

图像端元全自动提取方法研究

传统端元提取算法一般需要人工指定端元数目,易导致多选或漏选端元。提出了一种端元全自动提取方法,通过研究分类结果的均方根误差、端元间光谱相关性与端元数目的关系,设置两种循环结束条件,当分类结果的均方根误差最小或端元间恰未出现强相关现象时,获得最佳端元数。实验表明,该方法是正确有效的,能够克服现有方法的不足,提高了端元提取自动化程度。     

基于参数优化的建筑物多边形化简研究

针对建筑物多边形化简当前存在的问题,将参数优化的方法引入化简的全过程,在渐进式图形化简的基础上,通过把建筑物多边形的几何特征、结构特征和化简所遵循的一系列约束规则参数化、变量化表示,建立了建筑物多边形化简的数学模型,通过对模型的求解,来达到化简建筑物多边形的目的。 成果已经应用于数字地图的生产,实践证明该算法的化简效果好,普适性较高,符合应用需求。     

海上油田油轮外输系统优化分析

对海上油田油轮外输系统进行了分析 ,建立了系统优化的数学模型。选用模矢搜索法、单纯形算法和模拟退火算法三种优化方法进行了计算 ,得出在对某些非线性问题进行优化时 ,利用模拟退火算法和直接最优化方法 (如单纯形法 )相结合 ,既能保证得到全局最优解 ,又能减少计算时间。通过实例计算 ,得出油轮外输系统适用于离岸距离较远、产量较小的油田 ,其外输费用随离岸距离的增加变化非常小 ,但随油田产量的增加而增加较大     

Numerical Wave Channel with Absorbing Wave-Maker

The numerical wave channel has been developed based on the volume of fluid method (VOF) in conjunction with the Navier-Stokes equations. The absorbing wave-maker boundary on the left side of the channel is presented by prescribing velocity reference to linear wave-maker theory. The principle of which is that the numerical wave-maker is designed to move in a way that generates the required incident wave and cancels out any reflected wave that reach it at the same time. On the right side of the channel, the open boundary is set to permit incident waves to be transmitted freely. The parametric studies have been carried out at a range of ratios of water depth to wave length d/ L from 0.124 to 0.219, with wave height in the front of paddle/water depth ratio (H0 / d) from 0.1 to 0.3. Wave height, wave pressure distribution along the channel and velocity field are obtained for both open boundary condition and reflective boundary condition at the other end of the channel. For a reflective case, it is shown that     

Evolution and breaking of a propagating internal wave in stratified ocean

The evolution and breaking of a propagating internal wave are directly numerically simulated using a pseudo-spectral method. The mechanism of PSI （ parametric subharmonic instability） involved in the evolution is testified clearly. It dominates gradually in nonlinear resonant interactions. As a consequence, the energy cascades to a second plant wave packet which has lower frequencies and higher wavenumbers than that of the primary wave. With the growth of this wave packet, wave breaking occurs and causes strongly nonlinear regime, i.e. stratified turbulence. The strong mixing and intermittent of the turbulence can be learned from the evolution of the total energy and kurtosis of vorticity vs. time. Some statistic properties of the stratified turbulence are also analyzed, including the spectra of KE （kinetic energy） and PE （potential energy）. The results show that the PE spectra display a wavenumber range scaling as 0. 2 N^4ky^-3 （N is the Brunt - Vaisala frequency, k, is the vertical wavenumber）, which is called buoyancy sub-range. However, the KE spectra cannot satisfy the negative cubic law of vertical wavenumber, which have a much larger downtrend than that of the PE spectra, for the potential energy is transferred more efficiently toward small scales than the kinetic energy. The Cox number of diapycnal diffusivity is also calculated, and it shows a good consistency with the observations and deductions in the ocean interior, during the stage of the stratified turbulence maintaining a fairly active level.