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.     

胶州湾沧口潮间带生态学研究

我国从30年代开始就对潮间带生态学进行过研究，动物学界前辈张玺教授领导考察团，对胶州湾进行多次考察。50年代又对我国沿海有代表性的潮间带进行调查。在这个基础上，我们在1963年8月到1964年12月连续17个月，对胶州湾沧口泥沙滩进行了逐月的潮间带生态调查。主要目的是详细地了解我国北方海区潮间带泥沙底质生态类型的生物种类组成、垂直分布和数量变动，并对某些经济种类的生物学概况进行探讨。 将我们的调查材料与张玺早期的资料作一比较就可发现，虽然经过三十多年的时间，但胶州湾沧口泥沙滩潮间带的生物种类组成和分布基本上没有多大变化，它反映了污染前自然生态的面貌。本文详细阐明沧口泥沙滩潮间带的生态结构，表现沧口滩涂自然生态平衡的本底情况。 近十多年来，随着工业的发展，近岸工厂的污水及其他污染物排放入海，沧口泥沙滩潮间带的生态结构发生了变化，某些种类的分布下移，数量减少，某些种类已绝迹。近几年来，全国开展的海岸带和海涂综合调查需要有过去的本底资料进行对比，以便对现有资源量和将来可能发生的资源变动进行估计。为此，我们把以前的调查结果整理发表，为水产养殖、环境保护和海洋生态学研究提供必要的资料。     

基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。     

冲绳海槽北部西坡的古三角洲沉积

自20世纪70年代我国开展东海海洋地质调査以来,在海底经常能发现河流、河口沉积物以及与水道相似的负地形、称为古河道、古三角洲或古河口等(李全兴,1990；金翔龙,1992；石斯器等,1989；秦蕴珊等、1987)第四纪气候频繁波动，造成陆架上尤其是外陆架上陆相地层与海相地层频繁交替,因此有不同时期的古三角洲和古河道保留,沉溺的古河道在我国陆架海底的不少地区均有发现。由于海底沉积作用的不均衡性,埋藏较浅的沉溺河谷从地形特征上依稀可辨,埋藏较深的在海底表面则渺无踪迹,只有借助于高分辦率的地球物理测量,才能发现其踪迹。 晚更新世末期，长江、黄河是否流经东海陆架区进入冲绳海槽,虽有不少作者论述,但终因缺少系统的实测资料而未取得共识。长江、黄河在历史上每年向大海输入巨量泥沙,加快了海淤积和推进速度,但古长江三角洲也应该是体积大、构造特征明显的大型堆积体,然而至今尚未有这方面的报道。 作者对冲绳海槽北部进行大面积高分辨率浅地层剖面分析中,发现在陆架外缘坡折线附近,近海底表面处存在大面积斜层理三角洲沉积结构,这为晚更新世末期以来自我国的大河(黄河/长江)从冲绳海槽入海提供了新的证据。     

自由站立式立管总体运动疲劳分析

由于良好的疲劳特性,自由站立式立管(FSHR)正广泛应用于深海油气田的开发当中。首先根据设计参数建立FSHR详细的有限元模型,然后利用谱分析方法对FSHR进行总体运动疲劳分析,以确定FSHR总体设计参数是否满足运动疲劳要求。最后对工作于相同环境下的钢悬链立管(SCR)进行总体运动疲劳分析,探讨哪种立管系统的疲劳性能更为优良。计算结果表明FSHR系统中刚性主管最大运动疲劳损伤出现在刚性主管顶部,FSHR总体设计参数满足规范要求;FSHR总体运动疲劳寿命要远大于SCR,体现了FSHR系统对浮体运动与刚性主管之间具有良好的解耦作用。     

Distribution of chlorophyll a, photosynthesis and their relations to the environmental factors in the Central South China Sea

Some studies have been made on the variation of primary productivity in the Central South ChinaSea. This paper studies comprehensively the characteristics of chlorophyll a distributions in time andspace and the primary productivity, as well their relations to the environmental factors.Materals and methods During the comprehensive investigation in the Central South China Sea from September 1983 toDecember 1984, the distributions of chlorophyll a and primary productivity were studied. Figure 1shows the sampling stations and their range of investigation.     

西沙群岛的砗磲科软体动物

砗磲科(Tridacnidae)的种类全部生活在热带浅水珊瑚礁。它们只分布在印度太平洋动物区系区。1956-1958年中国科学院海洋研究所在西沙群岛获得许多砗磲科的标本；1975年作者参加西沙群岛的考察,又特别注意观察、采集这类动物,得到较多的标本和资料。 砗磲科是双売类中一群高度特化的种类,它的外套膜大、很发达,有大量的单细胞藻虫黄藻(Zooxanthellae)与之共生;外套膜中还有一种特殊的结构叫玻璃体(hyaline organ),它们能聚合光线使虫黄藻大量繁殖作为自身养料的一部分,这一过程 Yonge(1936)取名叫“耕殖”(farm),这种蛤一藻的特殊关系叫互惠共生(Symbiotic mutualism)。 砗磲科贝壳方位的辨识与正常双壳类相反,这是由于它与虫黄藻共生的特殊关系导致外套膜面积增加,以致使这类动物生活时原来在背面的壳顶、铰合部和韧带朝下成为腹面;原来的腹面由于植物耕殖组织(plant farming tissue)的发达而移到背面,也即贝壳的自由端朝上。动物体的软体部也有少量“逆转”,前闭売肌消失,前收足肌移到后面;后闭壳肌和后收足肌相邻移到贝壳中央;足和足丝从贝壳铰合部的对应端——腹斜面的足丝孔伸出,直接在底面固着。 为了叙述方便,确定砗磲科贝壳方位时按以下方法:把壳顶朝下,铰合部与手持者相对,这样铰合部的末端是前端、相反的一方是后端;贝売的游离端朝上为背部,壳顶和足丝孔朝下为腹部,在手持者左面为左売,右面为右売。 根据 Rosewater(1965)的意见砗磲科全世界只有6种,这6种在我国西沙群岛都有分布。     

渤海的环流、潮余流及其对沉积物分布的影响

阐明渤海环流和潮余流的分布特征及其与沉积物输运之间的关系。本文根据８０年代以来的实测海流资料得到：辽东湾的环流是顺时针向的；黄河三角洲外海存在着一支流向东北偏北向流，与辽东湾西部的东北向海流相接；渤海湾内的环流北部为反时针向，南部为顺时针向回转的双环结构。上述环流趋势与渤海沉积物分布相一致。渤海沿岸主要入海河流的特征矿物分布正在上述环流存在的最好佐证。文中进一步讨论了潮余流分布特征及其对渤海环流的     

扇三角洲沉积体系及其与油气聚集关系

扇三角洲沉积体系是断陷盆地中极为发育的一种沉积体系,主要由扇三角洲平原组合、扇三角洲前缘组合和前三角洲沉积构成,可识别出9种成因相。受沉积物供给速率、可容空间增长速率及盆缘断裂产状等因素控制可划分出退积型、加积型、前积型、陡坡型和缓坡型5种扇三角洲类型。位于扇三角洲平原的辫状分流河道砂体及其位于扇三角洲前缘的与之有成因联系的水下分流河口坝、洪水型重力流砂体等物性好,可以构成优质储层。含油性勘探成果亦证实各主力油层段平面上主要分布于扇三角洲前缘及分流间湾区,小部分位于扇三角洲平原区。受埋藏深度和成岩场的影响,不同地区、不同层位主力油层段的物性与岩性相关性各异。因此,应用沉积体系分布与油气聚集规律挖掘剩余油层及进行远景区预测是有效的与可行的。     

小兴安岭-张广才岭地区晚古生代至中生代花岗岩的成因及其地质意义

中国东北地区显生宙花岗岩的成因一直是中亚造山带东段研究的热点之一,尤其是小兴安岭-张广才岭地区的花岗岩其成因及形成的大地构造背景一直存在较大争议。本文新获得小兴安岭-张广才岭铁力和依兰地区的二长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为188±1 Ma和257±3 Ma。地球化学数据显示,两地区的二长花岗岩均为Ⅰ型花岗岩并且富集大离子亲石元素(Th和U等)和轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb和Ta等)和重稀土元素具有弧岩浆岩的地球化学特征。锆石Hf同位素数据显示,铁力地区二长花岗岩的岩浆源区可能来自于中新元古代的下地壳部分熔融。综合前人在小兴安岭-张广才岭地区已发表的花岗岩类岩石的地质年代学和地球化学数据,初步推测小兴安岭-张广才岭地区在晚古生代至中生代期间处于活动大陆边缘环境。同时,小兴安岭-张广才岭地区晚古生代至中生代的岩浆岩具有自东向西形成时代逐渐变年轻的趋势,这可能是由于东侧的牡丹江洋在晚古生代至中生代期间俯冲角度逐渐变缓造成的。