蚁群-势场算法在水下重力辅助导航航迹规划中的应用

水下潜器航迹处于重力特征变化明显的适配区域才能保证重力辅助导航的有效实施,因此在重力匹配导航阶段,潜器的航迹规划至关重要。本文首先依据重力统计特征参数对水下潜器航行区域进行适配性划分,并给出适配、非适配区标签;然后在蚁群算法进行航迹规划的基础上引入人工势场算法,重新构建启发函数,避免了蚁群算法的局部最优问题;同时利用最大-最小蚁群系统改进算法信息素更新规则,防止了"早熟"现象发生。仿真试验结果表明,本文提出的蚁群-势场算法可以有效解决水下潜器在重力辅助导航中的航迹优化问题,提高了问题解的可行性。     

夏季北极王湾海域微小型浮游动物群落特征

根据2017年8月北极斯瓦尔巴德地区王湾海域微小型浮游动物调查资料,研究了该区域微小型浮游动物的种类组成及群落特征。结果表明:王湾海域在水深10~50 m内存在一个明显温跃层,该温跃层内水温高于其他水层;不同水层盐度变化表现为从表层到底层逐渐增高的趋势,70 m以深海域的盐度基本保持稳定;微小型浮游动物包括无壳纤毛虫（Aloricate Ciliates）、砂壳纤毛虫（Tintinnida Ciliates）和甲壳类无节幼体（Crustacea Nauplii）3个类别,其中砂壳纤毛虫10种。甲壳类无节幼体和无壳纤毛虫均为微小型浮游动物的优势类群,砂壳纤毛虫中的钝笛杯虫（Ptychocylis obtusa）、挪威棘口虫（Acanthostomella norvegica）、网纹虫（Favella sp.）、百乐拟铃虫（Tintinnopsis beroidea）和白领细壳虫（Stenosemella nivalis）均为优势种类;微小型浮游动物主要集中分布在水体的中上层水域10~30 m,该海域温跃层内微小型浮游动物种类和丰度最为丰富,30 m以浅海域微小型浮游动物丰度约占整个水体微小型浮游动物丰度的54.8%,而100 m以浅海域这一比例高达93%以上,其中10 m层为最多（均值为343.3 ind./L）,底层为最少（均值为50.9 ind./L）;整个调查区域微小型浮游动物的多样性指数均大于2.5,丰富度指数均大于1.2,均匀度均大于0.7,不同站位多样性指数、均匀度指数和丰富度指数波动范围不大,站位间差异不大。     

空间演化、空间溢出与兰州都市圈工业经济发展

从工业经济空间溢出效应视角出发,选取2006-2015年兰州都市圈各县市面板数据,通过空间演化分析方法研究兰州都市圈工业经济空间发展演变规律,并在此基础上建立空间杜宾模型来分析其工业经济空间溢出效应,进一步通过溢出效应的分解来探寻兰州都市圈工业经济溢出效应传导机制。研究发现,兰州都市圈工业经济发展存在显著地正向空间溢出效应,且城镇发展水平空间溢出总效应最强,工业集聚与资本投入的空间单向溢出效应为负但空间溢出总效应为正,工业经济及其影响因素溢出效应的强弱主要受区位相邻距离影响。     

扰动引力多核快速并行算法

远程飞行器和弹道导弹的精确控制与导航会受到地球外部扰动引力场的影响,实践中常利用地球重力场位系数模型计算扰动引力矢量,但其计算效率随着所用模型阶次的升高而显著降低。针对这一问题,文中提出利用OpenMP并行算法快速计算轨迹点扰动引力矢量,在不损失精度的前提下有效提高了计算效率。通过数值实验可知,所提方法可以提高扰动引力矢量的计算效率,加速比达到6倍。这也为重力场元快速计算提供了参考方案。     

非均一方差的GNSS定位误差模型检验

在全球导航卫星系统中,定位精度是一个重要的性能指标。准确的定位误差模型有利于理解系统的工作模式,同时也为进一步提高系统性能提供指导。当卫星的测距误差满足相互独立和方差均一的条件时,定位误差等于测距误差标准差与几何精度因子的乘积。然而在实际应用中,由于不同卫星信号的传播路径不同,测距误差的统计特征难以相同,尤其当卫星信号受到多径干扰与电离层闪烁影响时,不同卫星间的测距误差有显著的差异。介绍了一种利用奇异值分解方法建立的非均一测距误差的定位误差理论模型,利用北京站与香港站的实测数据,对受到多径效应与电离层闪烁影响的定位误差进行分析。结果表明,其统计特性与非均一方差的定位误差模型给出的结果一致,验证了模型的正确性和有效性。     

单层/双层地壳物理参数对重力数据反演海底地形影响分析

针对利用海面重力数据构建海底地形模型质量受诸多地壳地球物理参数影响现状,以重力异常反演海底地形的频率域算法模型为基础,讨论了不同地球物理参数对单层/双层地壳仿真结构和不同均衡补偿模式下导纳函数各频段影响程度,推导给出了不同地球物理参数及其组合对海底地形反演结果影响的定量数学表达.仿真试验结果表明,单层地壳的密度变化导致单层导纳函数和双层导纳函数明显分离;双层地壳仿真结构中海山载荷密度对导纳函数影响显著且几乎为全频段影响;因此,建议应用解析法开展数值试验分析时,重点考虑海山载荷密度(双层地壳)或者地壳密度(单层地壳)变化.就当前海底地形反演精度而言,运用相关解析算法建立海底地形数值模型时,应重点关注有效弹性厚度、平均海深、海山和海水密度差异参数取值准确性,特别是顾及地壳均衡补偿恢复海底地形,岩石圈有效弹性厚度(通过有效弹性厚度可获取挠曲刚度)取值准确程度将较大程度影响最终海底地形模型效能高低.     

基于船载雷达图像的海上船只检测方法

随着雷达成像技术和高分辨率光栅显示技术的发展和应用,基于船载雷达图像的船只检测成为可能.海上船只检测的主要困难之一是雷达图像中包含固有的海面背景杂波.传统的雷达船只检测方法,如恒虚警率法(CFAR),以杂波分布模型为基础,计算待检测窗口中的信号统计分布来确定自适应阈值,取得了一些成果.但是,当海面背景杂波和船只目标的回波强度在同一数量级,甚至船只目标淹没在海面背景杂波中时,就难以确定一个有效的阈值将船只目标从雷达图像中提取出来.在分析海面背景杂波和船只目标的相关差异性基础上,提出了一种基于船载雷达序列图像的海上船只快速检测方法.该方法首先对相邻两幅图像进行互相关性分析,在两幅图像中的同一位置提取一定尺寸的移动窗口,计算其互相关函数值,窗口移动一个步长,重复操作直至遍布整幅图像,形成一幅由灰度图像互相关函数值组成的相关图像.然后使用概率神经网络模型(PNN模型)来估计相关图像背景杂波的灰度概率密度分布函数(PDF),应用CFAR技术,使用二分法求解一个区分船只和背景噪声的自适应整体阈值,并根据阈值将相关图像二值化,其中大于阈值的像元作为候选的船只目标信息,小于阈值的像元则为海面背景杂波.最后使用连通性8-邻域准则统计各个候选船只目标区域的像元数,并与预先定义的最小船只目标像元数进行比较,偏小的候选船只目标区域作为虚警去除,保留下来的候选船只目标区域即为船只检测结果.研究显示,如果图像序列中没有船只目标信息,则三维相关图像比较平整.相反,如果图像序列中含有船只目标信息,则三维相关图像上有峰值被检测出,通过测量峰值的高度,就能判断存在可能的船只目标.运用X波段船载雷达序列图像对本文提出的海上船只检测方法进行了测试.测试结果表明,该检测方法具有很好的船只检测效果,得到的船只检测结果与目视判别的结果一致.而且该检测算法原理简单,计算速度快,易于实时处理,具有广阔的应用前景.     

调和分析法应用于编制地壳垂直运动速率面等值线图的可靠性讨论

对有关文献提出的“地壳垂直运动调和分析”模型的建立过程作了全面分析 ,指出 :该模型建立过程中所做的一些处理是不合理的 ,由此建立的模型不是地壳垂直运动规律的客观反映 ,因而尚不足以成为编制地壳垂直运动速率面等值线图的可靠手段。     

国际地震和火山电磁方法组织2016年兰州研讨会——纪念兰州地震研究所开创地电监测预报地震半个多世纪——纪念兰州地震研究所开创地电监测预报地震半个多世纪

为纪念中国地震局原兰州地震研究所开创我国地电学方法地震监测预报工作历经半个多世纪,文章在介绍国际地震和火山电磁方法组织(EMSEV)的同时,介绍了2016年8月25—29日在中国大陆首次召开、由兰州地震研究所(甘肃省地震局)为主举办单位的EMSEV国际研讨会及相关的科学活动以及会后几年来我国地震电磁学的进展。     

南通海门浅层地下水水化学特征及演化机制

为系统掌握南通海门区浅层地下水水化学现状,在采集区域地下水样本并分析水化学特征的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数法等分析手段,对南通海门区浅层地下水化学特征及其形成机理进行系统分析。结果表明：HCO3-和Ca2+分别是研究区浅层地下水中占比最大的阴、阳离子;HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型为该地区主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均质量浓度相对较低,平均值分别为598.00、374.32 mg/L。根据相关性分析,Cl-和Mg2+为影响该区域地下水TDS的特征因子。研究区浅层地下水化学特征主要受到岩石风化作用影响,地下水水质成分主要源自碳酸盐岩和硅酸盐岩等的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的组成。研究结果可为该区地下水开发利用管理提供理论依据和数据支撑。