Radar-based collision avoidance for unmanned surface vehicles

Unmanned surface vehicles (USVs) have become a focus of research because of their extensive applications. To ensure safety and reliability and to perform complex tasks autonomously, USVs are required to possess accurate perception of the environment and effective collision avoidance capabilities. To achieve these, investigation into realtime marine radar target detection and autonomous collision avoidance technologies is required, aiming at solving the problems of noise jamming, uneven brightness, target loss, and blind areas in marine radar images. These technologies should also satisfy the requirements of real-time and reliability related to high navigation speeds of USVs. Therefore, this study developed an embedded collision avoidance system based on the marine radar, investigated a highly real-time target detection method which contains adaptive smoothing algorithm and robust segmentation algorithm, developed a stable and reliable dynamic local environment model to ensure the safety of USV navigation, and constructed a collision avoidance algorithm based on velocity obstacle (V-obstacle) which adjusts the USV’s heading and speed in real-time. Sea trials results in multi-obstacle avoidance firstly demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed avoidance system, and then verify its great adaptability and relative stability when a USV sailing in a real and complex marine environment. The obtained results will improve the intelligent level of USV and guarantee the safety of USV independent sailing.     

20世纪40年代初以来中国大陆沿海主要海湾形态变化

受气候变化和人类活动的影响,中国海岸带正在经历各种剧烈的变化,海湾形态变化是其中的一个重要方面.基于地形图资料与遥感影像提取20世纪40年代初至2014年7个时相的中国大陆沿海主要海湾的空间信息,进而分析海湾岸线类型结构,开发利用程度和空间位置的变化特征,以及海湾面积,形状和重心分布的变化特征.结果表明,20世纪40年代初以来,中国大陆沿海主要海湾的形态变化显著且复杂,主要体现为:海湾岸线的结构变化显著,自然岸线的长度和比例急剧减少;海湾岸线的开发利用程度持续增强;海湾岸线普遍背陆向海运动;海湾面积普遍大幅萎缩;海湾形状总体趋向复杂但个体间的差异在缩小;海湾重心分布位置普遍背陆向海迁移;海湾变化具有显著的时空差异性等.总的来说,以围填海为主的人类活动是导致海湾发生上述变化特征的主要原因.通过研究,指出应该对中国的海湾进行功能定位划分和分类管理,通过强化以海湾为基本单元的管理,促进中国海岸带综合管理能力的提高和管理目标的实现.     

江西牛形坝-柳木坑金银铅锌多金属矿床铋矿物类型及指示意义

江西银坑矿田的牛形坝-柳木坑矿床是赣南于都-赣县矿集区典型的金银铅锌多金属矿床。根据野外调研、系统矿相学研究和电子探针成分分析,表明铋在牛形坝-柳木坑矿床中是一种重要的伴生矿化金属元素,呈独立矿物或呈微细矿物包体分布在早期硫化物内部或边缘。铋矿物种类丰富,主要包括块硫铋银矿、硫铋银矿、板硫铋铜铅矿、针硫铋铅矿、硫铜铋矿、库辉铋铜铅矿、辉碲铋矿等。与同一矿集区石英脉型盘古山钨铋矿床相比,两矿床铋矿物种类均出现Pb-Ag-Bi-S、Te-Bi-S元素组合,赋存形式和含量有所不同,Cu-Pb-Bi-S元素组合仅在牛形坝-柳木坑矿床出现。矿床属于Au-Bi-(低Te)-S体系,铋盐矿物形成于中低温、中高密度、低盐度的成矿环境。从岩浆中分馏出来的成矿流体发生减压沸腾迫使大量蒸汽相逸散,硫逸度增加,铋主要以硫络合物形式运移,随着黄铁矿等硫化物沉淀,硫被大量消耗形成金矿物和碲化物(碲银矿)。成矿流体演化过程中由于温度和硫逸度进一步降低导致在成矿后期沉淀出大量铋硫盐矿物。成矿过程中的Bi促进金的迁移富集。铋矿物在两矿床中的赋存特征、化学成分、形成环境以及沉淀机制等表现出差异,说明铋具有成矿选择性,起到对成矿物质示踪的作用。     

大应变静力触探数值模拟及锥形因子影响因素分析

以模拟圆锥在不排水黏土中的静力贯入和分析其影响因素为目标,假设土体为均质弹性—完全塑性材料且服从Mises屈服准则,采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)网格划分技术确保锥尖土体在大应变条件下的网格质量,进行大应变有限元数值模拟,并分析了稳定状态下土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度对塑性区半径与锥形因子的影响,获得了锥形因子表达式。模拟结果表明:塑性区随着刚度指数的增大而增大,锥尖周围塑性区的径向扩张处于柱形孔扩张和球形孔扩张之间,更接近于球形孔扩张;锥形因子随土体刚度指数、锥尖粗糙程度的增大而增大,随土体原位应力状态参数的增大而减小;得到的锥形因子表达式可以量化土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度的影响,具有较高的精确度。     

Palaeoproterozoic granitic magmatism in the northern segment of the Jiao-Liao-Ji Belt: implications for orogenesis along the Eastern Block of the North China Craton

As the northern segment of the Jiao-Liao-Ji Belt (JLJB), the Palaeoproterozoic Liaoji Belt is a key region for deciphering the formation and evolution of the North China Craton (NCC). In this study, we present the geochronology, geochemical, and isotopic studies on the monzogranitic gneiss, which is one of the major lithotectonic elements of the Liaoji Belt. LA-ICP-MS zircon U–Pb dating reveals that the studied monzogranitic gneisses were formed in the period of 2213–2178 Ma. They are in tectonic contact with the Palaeoproterozoic volcano-sedimentary rocks in the field. The monzogranitic gneisses belong to the high-K calc-alkaline series, and are metaluminous to peraluminous. They have 10,000 Ga/Al ratios of 2.63–3.14 with an average of 2.90, and are thus classified as aluminous A-type granites. Their ε_Nd(t) values vary from ?3.4 to +2.5, indicating heterogeneous source region. The monzogranitic gneisses are characterized by enrichment in LREE and LILE (e.g. Rb, Ba, Th, and K) and depletion in HREE and HFSE (such as Nb, Ta, and Ti), and are typical to magmatism in active continental margins formed in a subduction-related tectonic setting. Taking into account their A-type affinity and regional geological data, we suggest that the monzogranitic gneisses were most probably generated in a local extensional back-arc environment during subduction.     

赣南淘锡坑石英脉型钨矿床成矿机制探讨:来自流体包裹体的证据

赣南地区淘锡坑钨矿床是典型的大型石英脉型钨锡多金属矿床。矿体赋存于震旦系浅变质砂(板)岩,并延伸至深部花岗岩内,按空间产出位置分为内带矿体和外带矿体,包括宝山、西山、烂埂子、枫岭坑4大脉组,矿体产出各不相同,矿物组合也具有明显分带特征。在详细的岩相学研究基础上,文章选择淘锡坑主成矿期石英为研究对象,并与共生黑钨矿作对比,从空间角度开展不同脉组、不同矿体或中段的流体包裹体的对比研究。根据流体包裹体岩相学,石英包裹体类型有H_2O-NaCl型包裹体(Ⅰ型)、H_2O-NaCl-CO_2型包裹体(Ⅱ型)和纯CO_2体系裹体(Ⅲ型)及少量含石盐子晶的多相包裹体,并同时捕获贫CO_2的盐水溶液包裹体和纯CO-2气相包裹体。包裹体显微测温结果显示:内、外带石英脉气液两相的包裹体均具有较宽温度和盐度范围,外带均一温度和盐度w(NaCl_(eq))分别集中于200～220℃、1%～6%,内带均一温度和盐度w(NaCleq)分别集中于100～220℃、3%～7%,流体为中-低盐度、富含CO_2的H_2O-CO_2-NaCl体系,不同脉组不同矿脉之间对比结果均显示出多期成矿的特征。在矿脉形成过程中,流体的成分和温度在内外接触带有明显变化,表明岩体与围岩接触界面是造成淘锡坑矿床内带矿体和外带矿体的成矿条件改变的转折位置,成矿流体在此附近发生CO_2逸失引起相分离的不混溶作用是成矿的主要因素。     

青藏高原东部表土磁化率特征与环境意义

现代表土磁化率与气候因子关系的研究是黄土古气候重建的重要内容,在黄土高原地区取得了重要进展,但在青藏高原地区相对不足。在青藏高原东部系统采集了106个表土样品,分析了其磁化率的变化特征;并通过表土磁化率与气候因子的相关分析,讨论了气候因子对高原东部现代表土低频磁化率和频率磁化率的影响。结果表明：研究区表土磁化率特征主要受到温度和降水量的影响,水热组合差异影响表土磁化率值的高低。低频磁化率与气候因子的相关性较弱,总体上与温度的相关性优于降水量,可能表明其与气候因子的关系比较复杂;频率磁化率百分比与降水呈较好的正相关关系,表明该指标对降水量的变化更为敏感,可以用于青藏高原东部的古降水定量重建。     

融雪洪水跳跃变异对其参数估计不确定性影响分析

利用Pettitt非参数检验法和Mann-Kendall非参数趋势检验法,分析年最大洪峰流量序列的非一致性,确定序列的变异形式,采用“分解-合成”理论对其进行一致性修正,得到过去、现状两种条件下年最大洪峰流量序列,根据贝叶斯理论对序列一致性修正前后参数不确定性进行估计,并对其预报区间优良性进行评价。研究结果表明：年最大洪峰流量序列变异点发生在1993年,序列整体上升趋势不显著,在1957-1993年子序列呈显著下降趋势,而1994-2006年子序列变化趋势不显著,跳跃变异为序列主要变异形式;给出了实测、还原及还现序列参数后验分布估计值及95%置信区间,将其结合优化适线法进行P-Ⅲ型频率分析,得到修正前后设计频率年最大洪峰流量预报区间估计值;还原、还现序列与实测序列相比,预报区间覆盖率均提高24%,平均带宽分别减少39.59%、23.17%,平均偏移幅度分别减少28.45%、11.39%。通过对非一致性年最大洪峰流量序列还原/还现计算,可减小参数估计不确定性对其计算产生的影响,从而提高预报区间的可靠性。     

江南造山带黄金洞金矿床成矿机制:矿物形成环境与金成矿物理化学条件制约

黄金洞超大型金矿床位于江南造山带中段,赋存于新元古界浅变质岩系中,受控于NNE-NE向长平断裂带,金资源储量达100吨。该矿床可由南至北分为金福、金塘、杨山庄和曲溪矿段,主要矿化类型有石英-硫化物脉型、构造角砾岩型和黄铁毒砂绢英岩型。金属矿物主要发育有自然金、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、磁黄铁矿等;非金属矿物有石英、绢云母、方解石和菱铁矿等,其中金主要以自然金与不可见金形式存在。根据野外与镜下观察,金成矿作用分为Ⅰ石英-金-毒砂-黄铁矿、Ⅱ石英-金-多金属硫化物-白钨矿和Ⅲ石英-辉锑矿-绿泥石3个阶段,前二者为主要成矿阶段。曲溪矿段Ⅱ阶段毒砂相对不发育、而磁黄铁矿和自然金显著发育,绿泥石主要发育于Ⅲ阶段中,与辉锑矿及闪锌矿共生。根据不同矿段各阶段毒砂与Ⅲ阶段绿泥石成分,计算其温度、lgf(S_2)与lgf(O_2),可见Ⅰ阶段成矿温度与硫逸度高于Ⅱ阶段:杨山庄矿段两阶段成矿温度分别为300～378℃、260～300℃,lgf(S_2)分别为-11～-7.2、-11.9～-10.1;金塘两阶段成矿温度为240～311℃、245～298℃;金福Ⅱ阶段成矿温度上限为297℃;曲溪矿段成矿温度为268～368℃,Ⅱ阶段毒砂lgf(S_2)与Ⅲ阶段绿泥石lgf(O_2)分别为-13.2～-8.7、-50.9～-40.1。根据不同阶段矿物之间的相互关系及成矿温度与硫逸度演化特征,推断Ⅰ、Ⅱ成矿阶段伴随强烈的硫化作用,金以类质同象方式进入毒砂和黄铁矿中,形成不可见金;其中Ⅱ阶段由于成矿流体压力骤降,含金流体发生相分离作用,H2S等气体大量逃逸,导致成矿流体中硫含量骤降,加以硫化作用持续消耗流体中的硫,促进了含金络合物分解与自然金的沉淀。