一种智能化的避台航线设计方法

为提高船舶气象导航自动化水平,实现避台决策由经验型向智能型转变,提出1种高效、稳定的绕避台风航线规划算法。基于电子海图平台实现GPS、数字化气象信息的多源信息集成,直观显示船舶和台风当前位置和运动态势,基于栅格模型设计避台航线自动生成算法,实现避台航线在线实时规划。仿真结果表明,该方法能够根据气象信息及时重建环境模型并获取新的最优航线,算法对环境的复杂性不敏感,具有稳定性好、求解规模大、效率高的特点。     

远洋船舶避台航线设计方案——以台风“杜苏芮”(2305)为例

避台航线最优化问题是远洋气象导航中的关键问题之一,为解决该问题,文中提出了一种面向船舶避台航线规划的图搜索算法,通过船舶失速模型和台风影响下的船舶航行风险识别方法,引入船舶变速集,定义图搜索算法中每条边的权重,基于计划航线改进图搜索算法的搜索策略,提高算法的效率和避台航线的平滑性,以获得最小航时的避台航线。以2305号台风“杜苏芮”为例验证算法在避台航线设计中的有效性,实验结果表明,该算法能够有效地躲避台风“杜苏芮”的大风浪影响,并得到最优航时航线,对实现船舶智能避台、优化船舶航线设计具有重要意义。     

神经网络技术在多元图谱插值中的应用

工程上常规的插值方法为一元函数插值或二元函数插值。而在船舶与海洋工程中运用的图谱通常都有多个自变量,是超空间函数,因而对其进行插值必须连续做多个一（或二）元插值,十分浪费时间。ＢＰ算法是神经网络技术中应用得最普遍的方法,但在实际应用中还存在着许多问题。本文将一种改进的ＢＰ算法应用到海洋与船舶工程中的图谱插值计算中,与常规的用一元全区间插值法连续对多元图谱插值的方法相比,速度有较大幅度的提高。     

USV-LIF遥测系统的控制系统设计与实现

无人船作为一种新型平台,在海洋环境监测中具有布放灵活、自动测量等优势。对于近岸港口等溢油事故发生频繁区域的环境监测,相比于传统的机载和船载溢油激光荧光遥感技术,采用无人船平台搭载激光荧光传感器进行探测更为方便有效。本文对基于无人船的激光荧光(USV-LIF)遥测系统进行总体方案设计,并详细设计了其控制系统,该系统包括岸基远程控制模块和USV-LIF现场机控制模块两部分。利用无线网络通信链路实现从岸基终端对USV-LIF现场机的远程控制与通信,并通过现场机的控制模块实现对USV-LIF现场机的仪器状态控制、数据采集以及时序控制等功能。在实验室条件下,对USV-LIF遥测系统的整体运行、远程控制数据传输以及系统长时间连续工作进行了模拟联调测试,结果表明,所研发的控制系统的功能基本达到了现场探测需求。     

船舶监控系统中航迹线动态绘制算法应用研究

船舶监控系统中实现了船只航迹线的动态绘制,发过程中涉及到偏转角度算法和距离插值两个核心算法,视化表现方面取得了良好的效果。系统能够根据船只航行方向动态显示航行轨迹,程序开系统开发实践表明,这两个算法的合理应用在航迹线可     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响*

在不规则半日潮为主的河口, 半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时, 由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异, 特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强, 使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料, 基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅, 采用谱聚类图像分割算法, 通过像素分割计算确定综合相似度, 从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现, 半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值, 但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

水声调制解调器数据传输技术的研究与实现

该文研究了π/4-DQPSK调制解调的原理及其在水声modem数据传输技术的应用。通过采用TI公司的TMS320VC5416芯片,在DSP硬件开发系统环境下仿真实现了水声MODEM的数据传输。解决了π/4-DQPSK调制解调等DSP算法的几个关键问题,并在此基础上对整个通信系统进行了调试。调试结果证明了基于π/4-DQPSK调制算法应用于水声modem数据传输技术中可获得较好的效果,可以作为实际系统数据传输的一种可靠的调制方式。     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响

在不规则半日潮为主的河口,半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时,由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异,特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强,使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料,基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅,采用谱聚类图像分割算法,通过像素分割计算确定综合相似度,从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现,半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值,但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

船舶监控系统中航迹线动态绘制算法应用研究

在船舶监控系统中应用3S技术,实现了船只航迹线的动态绘制,系统能够根据船只航行方向动态显示航行轨迹,程序开发过程中涉及到偏转角度算法和距离插值两个核心算法。实践表明,这两个算法的合理应用,在航迹线可视化表现方面取得了良好的效果。     

混合模拟退火与粒子群优化算法的无人艇路径规划

针对水面无人艇路径规划中单独使用模拟退火算法存在的不足,以提高无人艇在执行任务时的安全性为研究目的,解决传统无人艇在航行中未考虑来往船只而导致的碰撞危险,提出了模拟退火算法与粒子群算法相结合的混合路径规划算法,利用该算法的高收敛性和容易跳出局部最优等特点,结合避碰规则,实现海事无人艇在同一静态环境下对遇、交叉和追越三种会遇局面的最优路径规划。仿真结果表明:本文提出的算法可以实现无人艇在复杂水域条件下快速路径规划,使与他船的自动避碰行为成为可能,给出的路径规划具有可行、有效,能够为无人艇安全的航行、顺利的执行任务提供保障。     

一个水声扩频通信系统设计与实现

严重的多途衰落、多普勒频偏是水声通信中引起误码的主要原因。低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输是水声通信的一个发展方向。设计并实现了一个水声扩频通信系统,有效地解决了以上问题,并采用快速相关算法,代替传统的矢量与矩阵相乘运算,极大地减少了程序的运行量,从而实时地处理接收信号。通过湖试和海试,验证了此通信系统的优良性能。     

不同混合层深度算法的全球适用性对比分析

混合层深度是研究海洋上层动力过程及海气相互作用的一个至关重要的物理量,准确估算混合层深度对上层海洋动力学和热力学的深入研究具有重要的科学意义。本文基于Argo实时观测剖面数据,分海域、分季节对比分析了目前常用的几种混合层深度算法的异同与优缺点。结果表明,理论上最大角度法的精确度最高,曲率法其次,然后是阈值法和最优线性拟合法。最大角度法和曲率法的结果比较接近,实测数据表明曲率法的时空适用性更广。阈值法、最优线性拟合法分别受梯度阈值和密度（或温度）梯度变化的制约,其计算的混合层深度相对较浅。各种算法的差异性随着季节跃层的增强而逐渐减小,且北半球的差异小于南半球。     

Huffman与LZW算法在海洋观测浮标通信数据压缩中的应用研究

在现有两种比较主流无损压缩算法基础上(Huffman算法和LZW算法),根据海洋观测浮标采集的观测数据特点,比较两种压缩算法的优缺点,并通过布放在西太平洋海域的一套观测浮标数据进行数据验证。结果表明,使用Huffman算法和LZW算法分别对海洋观测浮标数据进行压缩,两者的压缩率都基本可达50%左右甚至更低,Huffman算法压缩率较优,而LZW算法复杂度较优。通过分析,可证明这两种无损压缩算法都能有效地提高深远海通信效率和降低通信成本,同时也提高了科学观测数据的安全性和保密性,可根据实际情况选择在深远海观测浮标数据通信中应用。     

国际志愿观测船计划

志愿观测船作为船舶监测的组成部分,对建立海洋环境立体监测系统起到了重要的作用.志愿船观测不仅是为了获取本国海上重要天气因素用于气候服务,也是作为WHO和IOC成员国履行国际船舶航行气候服务的成员义务.文章对国际组织的志愿船管理运行和志愿船观测(VOS)计划进行了相关介绍,以利于了解有关情况.     

国际志愿观测船计划

志愿观测船作为船舶监测的组成部分．对建立海洋环境立体监测系统起到了重要的作用。志愿船观测不仅是为了获取本国海上重要天气因素用于气候服务,也是作为WMO和IOC成员国履行国际船舶航行气候服务的成员义务。文章对国际组织的志愿船管理运行和志愿船观测（VOS）计划进行了相关介绍,以利于了解有关情况。     

一种基于改进蚁群优化算法的载人潜水器全局路径规划

基础蚁群优化算法在解决复杂障碍环境下的载人潜水器路径规划问题时,易过早收敛于局部最优解,信息素挥发系数的设置过于依靠经验,路径规划结果受概率影响大且不稳定。为此,提出了一种改进蚁群算法用于解决载人潜水器的全局路径规划问题。该算法提出"路径延伸块"的概念。算法前期采用动态更新信息素参数的蚁群优化算法进行简单迭代计算获得原始路径,并对原始路径进行栅格延伸以得到"路径延伸块";后期在路径延伸块中再次使用蚁群算法或其他寻优算法(Dijkstra算法)寻找最优路径。改进的算法与基础蚁群优化算法相比,算法效率及稳定性更高,不易收敛于局部最优解,能更好地适应U型槽环境和复杂障碍环境。     

基于DSP的水下图像传输系统研究

本文研究了基于高性能的DSP芯片TMS320C549的水下图像传输系统，并采用Goertzel算法进行信源编码和MFSK调制方式、运用Turbo码进行信道的编、解码，来实现水下视频图像高速数据传输的目的。     

基于CUBE算法的多波束测深数据自动处理研究

对CUBE算法自动处理多波束测深数据的模型建立、格网节点的多重估计和最优估值选取准则进行了详细介绍,深入分析了多重估计的实用性,并通过实测数据对该算法进行实现.利用了抗差Kalman滤波改进CUBE算法.通过模拟数据对改进的CUBE算法进行实验,验证了算法改进的必要性.     

一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法

针对当前海图抽选过程由于缺乏有效的海图抽选算法,而造成抽选效率不高甚至有可能漏选海图的问题,按照海图抽选原则并利用海图比例尺及海图覆盖区域信息,对船舶航行区域进行分级处理,提出了一种基于航行区域分级的海图自动抽选算法,阐述了该算法的基本思路和实现步骤,并通过实验验证了该算法的可行性。     

无人船现状及发展趋势综述

无人船是海洋技术发展的产物,作为一种新型技术手段目前已在海洋调测和防务领域广泛应用.本文从无人船系统的组成、应用领域和发展现状出发,归纳总结无人船的关键技术,并研究其发展趋势.作为一种水面机动载体,无人船关键技术包括特型平台设计技术、运动控制技术和通信技术3个方面,其核心是围绕任务内容、载荷原理、使用环境特点,以应用设计、功能开发为主体的系统集成和应用.现阶段无人船主要作为传统海上工作方法的补充,在遵守、参照现有各种法规、技术标准要求的前提下,搭载已成型的船用任务载荷,按照载人船舶的作业模式、施工惯例投入各种应用.未来随着材料技术、人工智能、通信技术的发展,以及相关政策、法规的建立、健全,无人船将逐步成为一种独立的技术手段,形成一系列新的作业模式和技术方法.