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船舶自主航行虚拟测试场景研究进展 被引量：1
1
作者 陈立家 王凯 +3 位作者 黄立文 李胜为 周欣蔚 刘岩值 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期25-37,共13页
自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将... 自主航行能力系统性测试、验证与可靠性评价是智能船舶产业化应用的重要前提。为明确不同测试对象对于自主航行测试场景的需求,对自主航行测试场景的测试对象、场景定义、构建方法和测试方式进行梳理。依据测试对象和场景需求的特点,将场景构建方法分为真实数据提取、机理建模重构、数据驱动衍生和优化搜索采样方法,对比阐述不同场景构建方法的性能和所生成场景的特点,并结合算法验证优化、性能评估和安全验证等不同测试需求分析场景构建方法所存在的问题。研究结果表明:实际应用要求测试场景构建技术充分关注测试场景结构体系的完备描述、场景组合爆炸和场景系统动力学演化问题。未来的研究应重点关注异质交通场景发展趋势,丰富智能船舶测试理论和方法体系,为智能船舶的研究成果产业化应用奠定理论与技术基础。 展开更多
关键词 智能船舶 船舶测试 自主航行 测试场景 场景定义 场景生成 场景重构
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高强钢薄板切割变形的机理研究及预控分析 被引量：1
2
作者 王江超 杜仕忠 +4 位作者 陈相飞 牛业兴 杨洋 赵宏权 吴磊 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期299-307,共9页
[目的]为有效控制高强钢薄板的火焰切割精度,研究切割面外失稳变形及面内弯曲变形的产生机理,提出动态辅助加热减小火焰切割变形的工艺方法。[方法]以3mm厚的Q550板材为研究对象,通过火焰切割试验和三坐标测量等方法,观测到高强钢薄板... [目的]为有效控制高强钢薄板的火焰切割精度,研究切割面外失稳变形及面内弯曲变形的产生机理,提出动态辅助加热减小火焰切割变形的工艺方法。[方法]以3mm厚的Q550板材为研究对象,通过火焰切割试验和三坐标测量等方法,观测到高强钢薄板切割件的面外失稳变形和面内弯曲变形;应用大变形理论的热-弹-塑性有限元计算,分析高强钢薄板切割的热力学响应,以及辅助加热对高强钢薄板切割变形的影响。[结果]预测的切割变形趋势和数值,都与实际测量结果高度吻合;在远离割缝区域辅助加热,切割面外失稳变形可降低90%,且面内弯曲变形降低40%以上。[结论]基于切割变形产生的力学机理,可采用不同的辅助加热工艺,提高薄板火焰切割的精度;同时,应用高通量的热-弹-塑性有限元计算,可以得到减小火焰切割变形的优化工艺,指导高强钢薄板的高精度建造。 展开更多
关键词 薄板切割变形 热-弹-塑性有限元计算 辅助加热工艺 反向弯曲力矩 纵向收缩力 有限元法
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船用铝合金薄板低速冲击力学行为研究
3
作者 徐双喜 张浩坤 +3 位作者 谌伟 骆伟 董威 张艳辉 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期148-157,共10页
[目的]为研究船用铝合金薄板在低速冲击载荷作用下的力学行为,开展5059-H116铝合金板的水平低速冲击动态响应试验。[方法]基于冲击试验,对比不同冲击速度和不同冲击质量下试板的损伤和动态响应;基于混合硬化塑性模型建立低速冲击数值模... [目的]为研究船用铝合金薄板在低速冲击载荷作用下的力学行为,开展5059-H116铝合金板的水平低速冲击动态响应试验。[方法]基于冲击试验,对比不同冲击速度和不同冲击质量下试板的损伤和动态响应;基于混合硬化塑性模型建立低速冲击数值模型,对不同冲击速度作用下的失效过程进行数值模拟,结合有限元方法分析试板尺寸、冲击位置和撞头形状对临界破坏能量的影响,并提出关于临界破坏能量的修正经验公式。[结果]研究结果表明,随着冲击速度的增加,试板的临界破坏能量也相应增加,但其增幅较小;在相同的冲击能量下,不同的冲击质量对铝合金板的临界破坏能量没有影响;临界破坏能量对试板长宽比的敏感性较小;相同截面积钝面撞头的冲击试板临界破坏能量可以视为等效。[结论]研究成果可为铝合金薄板的低速冲击力学行为及承载能力研究提供参考。 展开更多
关键词 铝合金 薄板 低速冲击 临界破坏能量 冲击试验 有限元方法 经验公式
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规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究
4
作者 韩阳 郝立柱 +3 位作者 师超 潘子英 鲁江 顾民 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期47-57,共11页
[目的]针对船舶操纵运动实时准确预报的需求,开展规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究。[方法]建立船舶操纵运动方程,以表征操纵运动机理。应用泰勒级数展开方法近似静水水动力,采用经验公式估算规则波中二阶定常波浪漂移力,形成规... [目的]针对船舶操纵运动实时准确预报的需求,开展规则波中船舶操纵运动预报的灰箱建模研究。[方法]建立船舶操纵运动方程,以表征操纵运动机理。应用泰勒级数展开方法近似静水水动力,采用经验公式估算规则波中二阶定常波浪漂移力,形成规则波中船舶操纵运动预报的数学模型。采用傅里叶变换方法解决不同频率的操纵与耐波运动数据分离问题,基于操纵运动数据和深度神经网络(DNN)技术,构建静水水动力修正及二阶定常波浪漂移力模型,并将其代入操纵运动机理方程,形成融合机理与数据的规则波中船舶操纵运动预报灰箱模型。然后以ONRT为研究对象,分别应用灰箱模型和数学模型预报规则波中船舶操纵运动。[结果]结果显示,对于所有运动工况,仿真单位时间步长耗时平均约2~3ms,灰箱模型预报结果与试验数据相比其相对精度均值达94.83%,相比数学模型预报精度平均提高了4.50%。[结论]灰箱预报模型可以作为规则波中船舶操纵运动预报的有效方法,能为真实海洋环境中船舶操纵运动的实时预报奠定基础。 展开更多
关键词 船舶 操纵性 操纵运动 灰箱建模 多层神经网络 傅里叶变换 ONRT
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基于坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的舰载机阻拦着舰拉制状态精准识别
5
作者 李哲 杨杰 +4 位作者 张椅 王华 李亚飞 王可 徐明亮 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期124-133,共10页
[目的]舰载机着舰安全的关键在于尾钩与阻拦索成功挂索,而现有研究中,借助智能化手段辅助着舰指挥官(LSO)识别阻拦着舰状态的工作较少。为此,提出一种融合坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的阻拦着舰拉制状态识别模型。[方法]先使用... [目的]舰载机着舰安全的关键在于尾钩与阻拦索成功挂索,而现有研究中,借助智能化手段辅助着舰指挥官(LSO)识别阻拦着舰状态的工作较少。为此,提出一种融合坐标注意力和加权双向特征金字塔网络的阻拦着舰拉制状态识别模型。[方法]先使用坐标注意力机制(CA)从空间和通道两个维度增强模型捕捉特征的能力;再通过加权双向特征金字塔网络(BiFPN)纳入可学习的权值学习不同输入特征的重要性,实现双向多尺度特征融合;然后采用C2F模块轻量化模型架构,减少参数和计算量;最后通过仿真实验将所提模型与5种基线模型进行对比。[结果]结果表明,在舰载机尾钩和阻拦着舰拉制状态的检测上,该模型综合性能均优于基线模型。[结论]该模型有助于提高尾钩及阻拦索的啮合状态检测的准确率和鲁棒性,对提高舰载机着舰作业的效率、预防潜在的人员伤害和装备损失具有重要意义。 展开更多
关键词 舰载机 阻拦装置 状态识别 双向特征金字塔网络(BiFPN) 航空母舰
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基于Green函数的轮胎冲击载荷特性反演方法
6
作者 师桂杰 李强 王德禹 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期165-173,共9页
[目的]旨在通过结构响应间接识别轮胎冲击载荷及其分布特性,为甲板设计与安全评估提供依据,提出一种基于Green函数的载荷反演方法。[方法]以某船甲板加筋板为研究对象,利用Green函数将冲击载荷表示为单位脉冲载荷的叠加,通过有限元仿真... [目的]旨在通过结构响应间接识别轮胎冲击载荷及其分布特性,为甲板设计与安全评估提供依据,提出一种基于Green函数的载荷反演方法。[方法]以某船甲板加筋板为研究对象,利用Green函数将冲击载荷表示为单位脉冲载荷的叠加,通过有限元仿真得到Green核函数矩阵,并结合广义交叉验证准则(GCV)的Tikhonov正则化方法,建立载荷反演模型。针对单个轮胎及多个轮胎冲击工况,分析多源载荷对反演精度的影响。对于凸型、马鞍型和凹型3种典型的轮印载荷分布形式,通过等效划分受力区域并施加单位脉冲载荷,完成载荷分布特性的反演。[结果]结果表明,所提方法能够有效识别轮胎冲击载荷的时间历程及其分布特性,反演相对误差均小于5%。其中,基于应变和位移响应的反演精度较高,误差低于2%;即使在5%噪声干扰下,反演载荷仍然与实际载荷基本一致。[结论]所提方法解决了冲击载荷作用时间短、结构响应范围有限以及多源载荷联合作用带来的反演难题,为实船轮印载荷识别提供了新思路,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 甲板设计 结构响应 动力响应 加筋板 承载能力 冲击载荷 轮印载荷分布 GREEN函数 载荷反演
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双曲旋转薄壳弯曲问题理论计算方法研究
7
作者 张二 闵少松 +2 位作者 滑林 刘聪 陈国涛 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期329-334,共6页
[目的]为分析双曲旋转薄壳的弯曲特性,基于欧拉-伯努利梁理论,将双曲旋转薄壳弯曲这一复杂的二维力学问题简化为一维壳带梁弯曲问题。[方法]通过分析壳带梁受力及变形特点,建立结构力学模型;结合板壳弹性变形的物理方程以及单跨梁复杂... [目的]为分析双曲旋转薄壳的弯曲特性,基于欧拉-伯努利梁理论,将双曲旋转薄壳弯曲这一复杂的二维力学问题简化为一维壳带梁弯曲问题。[方法]通过分析壳带梁受力及变形特点,建立结构力学模型;结合板壳弹性变形的物理方程以及单跨梁复杂弯曲微分方程,建立双曲旋转薄壳弯曲微分方程;选取跨中中面环向应力这一耐压结构常用的标志性应力,提出典型的应力计算经验公式;基于ANSYS开展双曲旋转薄壳弯曲问题仿真,验证典型应力计算公式的准确性。[结果]结果显示,所提跨中中面环向应力计算经验公式的计算结果与数值仿真结果间的误差约为2.3%,表明该公式在预报典型应力方面具有较高的精度,验证了所提双曲旋转薄壳弯曲问题理论计算方法的正确性。[结论]所提方法可为类似结构的设计与优化提供借鉴。 展开更多
关键词 双曲率 弯曲问题 壳带 应力 理论计算
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基于势-黏流双向耦合的不同主尺度双浮体水动力干扰研究
8
作者 李福建 刘学勤 +2 位作者 李丹 孟巍 康庄 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期72-79,共8页
[目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波... [目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波浪水池,并结合重叠网格技术模拟双浮体的运动特性,对规则波中不同主尺度双浮体的水动力干扰问题进行研究。首先,对相同主尺度双浮体间隙的水动力共振现象进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证所构建数值模型的准确性。在此基础上,开展规则波中不同主尺度双浮体垂荡运动的模拟研究,分析不同浮体布置工况对双浮体垂向运动响应的影响。[结果]结果表明,相比于CFD方法,势-黏流双向耦合方法计算效率更高,且与实验数据的对比结果验证了其准确性。在高频工况下,两浮体倾向于反相位运动,且当较大浮体位于上游时,其对下游小浮体有显著的遮蔽效应。[结论]采用势-黏流双向耦合方法,验证了双浮体水动力干扰模型的准确性,揭示了高频下两浮体的反相位运动及大浮体上游时的遮蔽效应,为优化浮体布置和提升作业安全提供了理论依据。 展开更多
关键词 势-黏流双向耦合方法 两浮体 水动力 干扰 遮蔽效应
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智能驱动,操控未来:智能船艇技术的探索与实践
9
作者 王鸿东 刘佳仑 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期1-2,共2页
智能船艇操纵与控制是平台执行具体任务的基础功能,是水路交通与海洋工程领域智能化转型升级的关键技术。它融合了船海工程、人工智能(AI)、自动控制、通信导航、系统工程等学科领域的先进成果,可提升船艇航行的决策规划、运动控制能力... 智能船艇操纵与控制是平台执行具体任务的基础功能,是水路交通与海洋工程领域智能化转型升级的关键技术。它融合了船海工程、人工智能(AI)、自动控制、通信导航、系统工程等学科领域的先进成果,可提升船艇航行的决策规划、运动控制能力。目前,我国智能船艇操纵与控制技术成熟度处于TRL5~TRL7级,已在各类民用和军用场景下进行实测验证、产业迭代和推广应用,并针对大型化平台、高海况环境和特种作业任务等场景需求,持续深入开展研究。 展开更多
关键词 决策规划 水路交通 自动控制 特种作业 智能驱动 技术成熟度 系统工程 通信导航
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基于灰狼算法的复合电源能量管理
10
作者 易辉 陈辉 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期249-257,共9页
[目的]为了提高复杂工况下的船舶电能质量,针对由电池-超级电容作为复合储能系统的燃料电池船,提出一种基于小波分解的能量管理策略。[方法]首先,采用小波分解和模糊逻辑控制对船舶负载功率进行分配,同时优化电池的充放电过程;然后,采... [目的]为了提高复杂工况下的船舶电能质量,针对由电池-超级电容作为复合储能系统的燃料电池船,提出一种基于小波分解的能量管理策略。[方法]首先,采用小波分解和模糊逻辑控制对船舶负载功率进行分配,同时优化电池的充放电过程;然后,采用灰狼算法对复合储能系统的参数进行优化,从而使能量管理策略与设备参数相匹配;最后,在Matlab/Simulink平台中搭建船舶动力系统模型,进行仿真实验验证。[结果]仿真结果表明:该能量管理策略可以有效抑制燃料电池的输出功率波动,实现了各设备之间功率的合理分配,其优化后的母线电压波动降低了23.19%。[结论]研究成果可对船舶电能质量的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 燃料电池船舶 复合储能系统 储能 能量管理 多目标优化 小波分解 模糊控制 灰狼算法
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基于MPDCNN的强噪声环境下船舶电力推进器齿轮箱故障诊断方法
11
作者 尚前明 蒋婉莹 +2 位作者 周毅 王正强 孙钰波 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期30-38,共9页
[目的]针对旋转机械在实际工作中因噪声干扰而导致的故障诊断性能下降问题,为提高振动信号的故障特征提取质量和故障诊断能力,提出基于Mel-frequency倒谱系数(MFCC)的并行双通道卷积神经网络(PDCNN)故障诊断方法。[方法]利用MFCC提取含... [目的]针对旋转机械在实际工作中因噪声干扰而导致的故障诊断性能下降问题,为提高振动信号的故障特征提取质量和故障诊断能力,提出基于Mel-frequency倒谱系数(MFCC)的并行双通道卷积神经网络(PDCNN)故障诊断方法。[方法]利用MFCC提取含噪声的振动信号特征,同时设计一种新型并行双通道卷积神经网络结构,并利用该网络进一步挖掘数据的全局特征及更深层次的微小特征,从而提高该方法在强噪声环境下的诊断性能。[结果]不同噪声环境下的实验评估结果表明,该方法在强噪声环境下的故障诊断精度高于98%,其抗噪性能和诊断性能均明显优于其他传统方法。[结论]研究成果可为强噪声环境下的齿轮箱故障诊断提供参考。 展开更多
关键词 船舶电力推进 齿轮箱 故障分析 故障诊断 特征提取 梅尔频率倒谱系数 卷积神经网络
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内孤立波及其与海洋结构物相互作用研究进展
12
作者 杜鹏 孙平宇 +4 位作者 张淼 张庆辉 孙孟舸 胡海豹 陈效鹏 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期151-165,共15页
内孤立波广泛存在于密度层化的海洋中,是一种常见的非线性、大振幅的波动现象。在其传播过程中会诱导波面上下的海水流动呈现剪切状态,并引起海水强烈的幅聚幅散和突发性的强流。当运动潜体在水下作业时极有可能会遭遇内孤立波,内孤立... 内孤立波广泛存在于密度层化的海洋中,是一种常见的非线性、大振幅的波动现象。在其传播过程中会诱导波面上下的海水流动呈现剪切状态,并引起海水强烈的幅聚幅散和突发性的强流。当运动潜体在水下作业时极有可能会遭遇内孤立波,内孤立波峰高谷深、能量集中,严重影响到潜体的运动稳定性和水动力载荷特性,进而导致潜体运动失稳、操纵失控等。首先,基于海洋内孤立波与潜体相互作用这一工程背景,从理论研究、观测与试验研究及数值模拟研究3个研究方向总结当前国内外关于内孤立波特性的研究;然后,分别对内孤立波与结构物相互作用、内孤立波与潜体相互作用的研究予以总结;最后,基于现阶段国内外关于内孤立波的研究现状,进一步提出内孤立波研究的工作展望。 展开更多
关键词 内孤立波 海流 波浪载荷 海洋结构物 潜体 分层流体 计算机仿真
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A^(*)与NSGA-II融合的船舶气象航线多目标规划方法
13
作者 李元奎 索基源 +3 位作者 于东冶 张新宇 杨放 杨雪锋 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期288-295,共8页
[目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速... [目的]面向我国智能航运和气象导航国产化的发展要求,提出一种基于A^(*)与非支配排序遗传算法(NSGA-II)融合的船舶多目标航线规划方法,以适应复杂多样的远洋航行任务。[方法]通过将A^(*)算法引入至NSGA-II中引导搜索方向加快算法收敛速度,然后通过构建环境数据模型和目标函数,采用跨太平洋航线对模型和算法进行仿真验证。[结果]仿真结果表明:设计的模型和算法可求解得到分布均匀、多样化的Pareto最优航线解集,所有航线均可以顺利躲避大风浪区域,且可根据决策者需求选择船舶最适航线。[结论]所提方法可用于多约束条件下的船舶远洋航线优化,求解符合航次目标的航线,从而降低营运成本、提高航运效率,对船舶气象导航和未来船舶智能航行具有一定的支撑作用。 展开更多
关键词 气象航线 多目标优化 A^(*)算法 NSGA-II 智能航行 遗传算法
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基于改进DQN算法的船舶全局路径规划研究
14
作者 关巍 曲胜 +1 位作者 张显库 胡彤博 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期107-114,共8页
[目的]为提升实际海域环境下船舶航行路径的经济性与安全性,提出一种改进深度Q网络(DQN)算法的船舶全局路径规划方法。[方法]首先,引入优先经验回放机制赋予重要样本更高的权重,提升学习效率;然后,再通过决斗网络和噪声网络改进DQN的网... [目的]为提升实际海域环境下船舶航行路径的经济性与安全性,提出一种改进深度Q网络(DQN)算法的船舶全局路径规划方法。[方法]首先,引入优先经验回放机制赋予重要样本更高的权重,提升学习效率;然后,再通过决斗网络和噪声网络改进DQN的网络结构,使其对特定状态及其动作的价值评估更加准确,并同时具备一定的探索性和泛化性。[结果]实验结果表明,在马尼拉附近海域环境下,相比于A^(*)算法和DQN算法,改进算法在路径长度上分别缩短了1.9%和1.0%,拐点数量上分别减少了62.5%和25%。[结论]实验结果验证了改进DQN算法能够更经济、更合理地规划出有效路径。 展开更多
关键词 船舶 运动规划 DQN算法 优先经验回放(PER)
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超临界二氧化碳发电系统在未来舰船动力领域的应用前景与关键技术分析
15
作者 赵观辉 夏翔 魏天一 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期204-212,共9页
超临界二氧化碳(S-CO_(2))发电系统以S-CO_(2)作为工质,基于真实气体的闭式布雷顿循环,通过直接或间接方式将热源释热转换为电能,具有功率密度高、循环效率高等优势,可以较好地满足未来舰船动力发展的需求。通过介绍S-CO_(2)发电系统的... 超临界二氧化碳(S-CO_(2))发电系统以S-CO_(2)作为工质,基于真实气体的闭式布雷顿循环,通过直接或间接方式将热源释热转换为电能,具有功率密度高、循环效率高等优势,可以较好地满足未来舰船动力发展的需求。通过介绍S-CO_(2)发电系统的技术特点及其近60年的发展历程,提出面向舰船总体设计和动力系统应用的7种关键技术,涵盖总体设计、协调匹配、运行控制、电磁兼容、减振降噪、工质控制、安全可靠等方面,并基于系统工程方法论,梳理并提出舰船S-CO_(2)发电系统设计的总体思路。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 发电系统 舰船动力 布雷顿循环 总体设计
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数据驱动的船舶航迹跟踪控制方法研究
16
作者 熊勇 周思文 +1 位作者 王显飞 吕志远 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期232-246,共15页
[目的]针对存在船舶模型参数未知、外界扰动未知以及舵机约束等问题,提出一种基于数据驱动的在线辨识船舶参数,迭代解析计算最优控制量的航迹跟踪控制方法。[方法]构建双螺旋桨船的三自由度动力学方程,通过采集船舶的运动数据,设计扩张... [目的]针对存在船舶模型参数未知、外界扰动未知以及舵机约束等问题,提出一种基于数据驱动的在线辨识船舶参数,迭代解析计算最优控制量的航迹跟踪控制方法。[方法]构建双螺旋桨船的三自由度动力学方程,通过采集船舶的运动数据,设计扩张状态观测器-多新息递推最小二乘交互式算法。再将辨识得到的船舶运动模型在采样周期内近似为定常线性模型,将船舶航迹跟踪问题转变成带约束和干扰的线性二次型优化控制问题。通过引入加权矩阵与罚函数,构建包含轨迹误差、外界干扰量和控制量约束不等式的二次型性能指标,并运用精细积分法获得矩阵黎卡提微分方程的解析解,得到有限时间状态调节器的迭代计算式。[结果]实现了在线辨识船舶运动模型参数和估计未知扰动,并设计出一种“启动后不用管”的航迹跟踪控制算法,降低了参数辨识和控制算法对实验设计的严格要求。[结论]通过Matlab数值仿真分析权重矩阵Q,R和S对航迹跟踪精度的影响,验证了参数辨识和控制算法的有效性。 展开更多
关键词 无人艇 操纵性 运动控制 数据驱动 扩张状态观测器 精细积分法 线性二次型状态调节器
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基于注意力机制的改进自校准图像增强算法及其在海上低照度场景的应用
17
作者 苏丽 崔世豪 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期339-348,共10页
[目的]为解决现有海上低照度图像增强算法存在的亮度提升不足、清晰度低、色彩失真等问题,提出一种基于改进自校准光照(SCI)学习的海上低照度图像增强算法。[方法]在自校准光照学习算法基础上,通过引入注意力机制对低照度图像中光照不... [目的]为解决现有海上低照度图像增强算法存在的亮度提升不足、清晰度低、色彩失真等问题,提出一种基于改进自校准光照(SCI)学习的海上低照度图像增强算法。[方法]在自校准光照学习算法基础上,通过引入注意力机制对低照度图像中光照不均匀区域进行不同程度的增强;构建照明调整模块对光照学习过程的中间输出进行二次开发;引入去噪模块改进黑暗区域的噪声会随着亮度的增强而放大的问题;将批量归一化(BN)改变为批量通道归一化(BCN),该归一化方式利用通道和批次维度,自适应地组合归一化输出。通过主客观两方面进行图像质量评价。[结果]3个测试集的实验结果表明,改进算法不仅提高了图像亮度,并且增强结果的色彩丰富度较高,无色彩失真;与未改进的原始算法相比,标准差平均提升了20.01%,自然图像质量评价值平均降低了9.16%,平均梯度和信息熵平均分别提升了23.68%和6.46%。[结论]改进算法在图像视觉质量方面取得了突破,使得不同环境下的海上低照度图像都能达到较好的增强效果。 展开更多
关键词 图像处理 图像质量 海上低照度图像 图像增强 学习算法 自校准光照学习 注意力机制
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基于低-高增益反馈控制和扩张状态观测器的双体船垂向稳定研究
18
作者 张军 申琦清 +1 位作者 任俊杰 刘志林 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期300-308,共9页
[目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和... [目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和纵摇运动的耦合、波浪扰动等视为集总扰动,将其扩张为3个虚拟状态量,设计HOESO提高扰动估计精度,并将估计值用于前馈补偿。其次,提出低-高增益反馈控制实现垂向运动的闭环稳定,减少低增益反馈控制的保守性,并保证T形翼和压浪板附体输入满足约束。最后,利用Matlab搭建的双体船垂向稳定控制系统进行仿真。[结果]仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制垂荡和纵摇运动幅度,提高垂向运动的稳定性。垂荡位移减小了49.47%,纵摇角减小了53.83%。[结论]该研究成果可为多体船的稳定控制提供参考,且具有一定的实际工程应用意义。 展开更多
关键词 船舶 运动控制 反馈控制 双体船 垂向稳定控制 扩张状态观测器
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基于改进DDPG算法的无人船自主避碰决策方法
19
作者 关巍 郝淑慧 +1 位作者 崔哲闻 王淼淼 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期172-180,共9页
[目的]针对传统深度确定性策略梯度(DDPG)算法数据利用率低、收敛性差的特点,改进并提出一种新的无人船自主避碰决策方法。[方法]利用优先经验回放(PER)自适应调节经验优先级,降低样本的相关性,并利用长短期记忆(LSTM)网络提高算法的收... [目的]针对传统深度确定性策略梯度(DDPG)算法数据利用率低、收敛性差的特点,改进并提出一种新的无人船自主避碰决策方法。[方法]利用优先经验回放(PER)自适应调节经验优先级,降低样本的相关性,并利用长短期记忆(LSTM)网络提高算法的收敛性。基于船舶领域和《国际海上避碰规则》(COLREGs),设置会遇情况判定模型和一组新定义的奖励函数,并考虑了紧迫危险以应对他船不遵守规则的情况。为验证所提方法的有效性,在两船和多船会遇局面下进行仿真实验。[结果]结果表明,改进的DDPG算法相比于传统DDPG算法在收敛速度上提升约28.8%,[结论]训练好的自主避碰模型可以使无人船在遵守COLREGs的同时实现自主决策和导航,为实现更加安全、高效的海上交通智能化决策提供参考。 展开更多
关键词 无人船 深度确定性策略梯度算法 自主避碰决策 优先经验回放 国际海上避碰规则 避碰
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一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线的设计
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作者 李国金 马微 +1 位作者 马雨欣 李派 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第4期9-16,共8页
[目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐... [目的]为解决舰船通信装置安装空间受限、其他装备干扰信号导致通信效率低的问题,提出一种紧凑型四陷波UWB−MIMO天线。[方法]将梯形进行裁剪和添加,接地板引入改进的波纹I形去耦结构,整体尺寸为36 mm×22 mm×1.6 mm。通过在辐射贴片上刻蚀倒U形狭缝、L−n形狭缝,在馈线旁左侧引入C形寄生枝节,在右侧引入U形寄生枝节,实现WLAN(5.15~5.85 GHz)、IEEE INSAT/超扩展C频段(6.1~6.53 GHz)、X频段(7.37~7.8 GHz)和无线电导航(RN)频段(9.15~9.7 GHz)共4个频段的陷波。[结果]仿真与测试结果表明,该天线工作频段为2.9~10.7 GHz,隔离度低于−20 dB,包络相关系数T_(ecc)<0.02。[结论]该天线在各方面特性良好,可以广泛应用于舰载无线通信设备中。 展开更多
关键词 天线 四陷波 波纹I形去耦结构 缝隙枝节 多输入多输出(MIMO) 超宽带(UWB)
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