基于侧扫声纳的船舶吨位测量技术研究及应用

在自动化测量技术迅速发展的今天,国内外对船舶吨位的测定却主要依据船舶图纸及证件,存在着诸多弊端。为解决上述问题,本文在对侧扫声纳成像原理分析后,认为侧扫声纳对水面目标同样可以成像,设计了利用侧扫声纳测量内河航道过闸船舶实载总吨位的测量方案。为了对测量方案进行验证,本文使用Starfish 450F型侧扫声纳于常州魏村船闸开展实地测量实验,所得理论计算结果与实际丈量结果误差较小,证明了本文提出的船舶吨位测量技术的可行性,对船舶吨位自动化测量的实现具有一定的价值。     

应用优化技术计算船舶斜浪中的扭矩外力

从实用角度出发,应用优化技术,确定船舶斜浪中的平衡浮态,在传统方法基础上更接近实际状态. 提出了一种船舶斜置于波浪上的外力计算方法,编制了计算机程序. 另外,特别针对大开口船舶其剖面扭心在基线以下的特点,计及了左右舷不对称横向力对扭矩的贡献.     

基于多尺度双邻域显著性的高分四号遥感图像运动船舶检测方法

静止轨道(GEO)的高分四号(GF-4)卫星具备对海上运动船舶进行连续观测的能力,由于轨道高,海面船舶在GF-4卫星遥感图像中比较弱小不易检测。该文分析海面运动船舶的尾迹特征,提出一种基于多尺度双邻域显著性(MDSM)的GF-4卫星遥感图像运动船舶检测方法。首先依据多尺度双邻域显著性模型计算显著度,生成显著图;然后使用自适应阈值分割提取运动船舶的位置;最后利用尾迹几何特征对候选目标的形状进行校验,进一步去除虚假目标。实验结果和分析表明,所提方法可以有效地检测GF-4卫星遥感图像中的多个运动船舶目标,相比目前主流的视觉显著性检测算法,该文所提算法具有更好的检测性能。     

中小型无人机AIS侦察系统应用技术

船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)在船舶航行管理与航行安全中发挥了较大作用。通过分析AIS的基本性能及其在船舶航行管理中的作用及特点,提出将AIS设备集成于中小型无人机平台上的机载AIS系统,实现对巡察海域目标的实时动态可视化的监视与管控。介绍了中小型无人机AIS系统海域巡察的作用,详细描述了系统的性能、组成及其工作原理,分析了无人机载AIS信号的接收覆盖范围和主要关键技术,并阐述了系统工作流程及应用方式。     

利用船舶噪声的自相关与倒谱联合估计多径时延

对2007南海试验中多个航路船舶噪声的自相关和倒谱特征进行了分析研究,结果发现:近距离处倒谱图中的时延峰曲线消失、自相关相对倒谱有更高的时延峰检测信干比。类似现象此前未见报道,说明在一定条件下采用单一自相关法或倒谱法均难于连续检测时延峰。为解决这一问题,首先应用射线声学理论结合数值仿真,解释了该试验现象的产生与“随距离减小,倒谱和自相关的时延峰绝对幅度分别减小和增大”的性质有关,进而提出了一种利用船舶噪声的自相关和倒谱联合估计多径时延的方法。海试数据处理结果表明:本文方法能够稳健地跟踪多径时延峰,有效地弥补传统单一自相关法和倒谱法的不足,对解决多径时延的连续估计问题有明显效果。     

解调带宽对船舶辐射噪声调制谱的影响

利用傅里叶分解原理建立了幅度调制的船舶辐射宽带噪声信号数学模型,导出了基于平方解调算法船舶辐射噪声调制谱数学表达式。通过理论分析和仿真计算得到了关于调制谱分析两个新的结论:(1)解调性能与解调处理带宽关系:在声呐接收的船舶辐射噪声各频带调制度相同时,解调性能正比于解调所采用的带通滤波带宽,解调所采用的带通滤波带宽越宽,解调谱信噪比越高;(2)宽带解调谱和子频带解调谱之间关系:船舶辐射噪声宽带解调谱可以近似认为各子频带解调谱之和。为了验证以上两点结论,对实际船舶辐射噪声解调谱进行了相应处理,结果与仿真计算吻合较好。     

复杂场景下多尺度船舶实时检测方法

船舶检测在军事侦察、海上目标跟踪、海上交通管制等任务中发挥着重要作用。然而,受船舶外形尺度多变和复杂海面背景的影响,在复杂海面上检测多尺度船舶仍然是一个挑战。针对此难题,提出了一种基于多层信息交互融合和注意力机制的 YOLOv4 改进方法。该方法主要通过多层信息交互融合（multi-layer information interactive fusion,MLIF）模块和多注意感受野（multi-attention receptive field,MARF）模块构建一个双向细粒度特征金字塔。其中,MLIF模块用于融合不同尺度的特征,不仅能将深层的高级语义特征串联在一起,而且将较浅层的丰富特征进行重塑;MARF由感受野模块（receptive field block,RFB）与注意力机制模块组成,能有效地强调重要特征并抑制冗余特征。此外,为了进一步评估提出方法的性能,在新加坡海事数据集（Singapore maritime dataset,SMD）上进行了实验。实验结果表明,所提方法能有效地解决复杂海洋环境下多尺度船舶检测的难题,且同时满足了实时需求。     

基于能量原理确定系泊碰撞载荷的有限元法

准确地确定出船舶系泊时的撞击载荷, 对船舶及海洋平台的强度研究都是极其重要的. 提出了通过能量原理和有限元分析确定系泊撞击载荷的方法. 碰撞时, 动能和变形能满足能量守恒, 动能是包括附连水质量在内的船体总动能, 此动能在撞击时转化为变形能, 根据变形能与载荷的关系, 求出碰撞载荷. 通过具有碰撞载荷理论解的梁的验证, 表明该方法是完全可行的. 为实际工程提供了确定护舷撞击力的理论依据和计算方法.     

基于Shapley值的港口船舶清污协议费费率定价方法研究

针对我国港口船舶清污协议费的定价问题,兼顾公平与效率原则,在根据船舶在港口发生污染事故的风险水平划分其风险等级的基础上,运用Shapley值的简化公式对港口清污资源的总配置成本进行分摊,计算得出每艘船舶每天所需分摊的配置成本,消除了短期船舶靠泊的动态性对分摊结果的影响,是制订港口清污费费率征收标准的理论依据。算例分析结果表明现行船舶清污协议费征收标准过高,本文计算的分摊结果兼顾了公平与效率的原则,并且证明了其满足个体理性,集体理性以及联盟稳定性的要求。