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基于MPC-IMFAC的船舶路径跟随控制方法研究 被引量:1
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作者 李诗杰 刘泰序 +2 位作者 刘佳仑 徐诚祺 何家伟 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期317-325,共9页
[目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状... [目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状态之间的误差,以解决在突发横风和外部存在风浪等环境干扰下的模型精度不足问题,从而提高路径跟随控制精度。并以缩比KVLCC2船模为对象进行船舶路径跟随控制仿真实验。[结果]仿真结果表明,与传统MPC控制相比,MPC-IMFAC方法使船舶在突发干扰下最大绝对航向误差降低25.4%。在时变环境干扰下绝对航向平均误差减少2.6%。[结论]研究表明,该控制方法在确保路径跟随控制精度的基础上,具备较好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 路径跟随控制 模型预测控制 无模型自适应控制 操纵性 运动控制 自适应控制系统
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基于L1-GPR的船舶航向航迹控制方法研究
2
作者 李诗杰 何家伟 +2 位作者 刘佳仑 刘泰序 徐诚祺 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期278-288,共11页
[目的]智能船舶在航行过程中由于环境干扰的影响,模型参数的不确定性影响会导致船舶运动控制精度不高,为提高船舶控制算法对干扰的自适应能力,提出一种控制方法。[方法]基于L1自适应控制算法和高斯过程回归(GPR),提出一种欠驱动船舶的... [目的]智能船舶在航行过程中由于环境干扰的影响,模型参数的不确定性影响会导致船舶运动控制精度不高,为提高船舶控制算法对干扰的自适应能力,提出一种控制方法。[方法]基于L1自适应控制算法和高斯过程回归(GPR),提出一种欠驱动船舶的航向航迹控制方法,并利用Lyapunov控制函数推导控制律,以证明闭环控制系统一致全局渐近稳定。利用GPR对船舶航行过程中的突发干扰和环境干扰进行建模,并通过与自适应律结合的方式达到快速消除干扰影响的效果。[结果]考虑突发干扰和时变扰动的航向与航迹控制仿真实验结果表明,L1-GPR控制相比传统的L1自适应控制其平均绝对航向误差可减少约9.88%和23.2%,最大绝对航向误差可减少约8.49%和12.1%,能够有效减少环境干扰影响,快速达到稳定状态。[结论]所提航向航迹控制方法能够有效抵抗航行过程中的各种干扰。 展开更多
关键词 船舶 运动控制 模型参考自适应控制 高斯过程回归 航向控制 航迹控制
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船用超临界CO_(2)动力循环发电系统负载扰动控制研究
3
作者 丁文康 孙玉伟 +2 位作者 俞文杰 秦天阳 吕军帅 《船海工程》 北大核心 2025年第4期57-65,共9页
当船用超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力循环发电系统面对用户负载扰动时,可能会导致系统运行热效率下降、安全性降低等问题。为确保系统安全高效运行,需制定最优的多方式联合控制策略。搭建再压缩式S-CO_(2)动力循环发电系统的动态仿真模... 当船用超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力循环发电系统面对用户负载扰动时,可能会导致系统运行热效率下降、安全性降低等问题。为确保系统安全高效运行,需制定最优的多方式联合控制策略。搭建再压缩式S-CO_(2)动力循环发电系统的动态仿真模型,分析负载降低时的系统动态响应情况,并分别获取各控制方式和组合控制方式对轴转速及系统关键节点参数的影响,以指导负载扰动控制策略的制定。研究表明,系统负载降低20%时,主压缩机出口压力提高1.4 MPa,主轴转速超出设计值10.9%;对比控制方式策略,其中基于透平旁通阀和储罐的组合控制方式对主轴转速进行调控的负载扰动效果最佳,系统128 s恢复稳定,且系统内最高压力仅略超出设计值0.17 MPa。 展开更多
关键词 超临界CO_(2)动力循环 数值建模 动态特性 负载扰动
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融合COLREGs的水上交通场景认知建模
4
作者 文元桥 程小东 +3 位作者 黄亮 黄亚敏 徐顺强 钟书彬 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期151-161,共11页
为实现国际海上避碰规则(COLREGs)场景的语义表达与推理,让船舶具备类人的水上交通场景理解与推理能力,提出一种融合COLREGs的场景认知计算建模方法。基于COLREGs水上交通场景的语义描述,将水上交通场景解析为时间、对象、属性、关系、... 为实现国际海上避碰规则(COLREGs)场景的语义表达与推理,让船舶具备类人的水上交通场景理解与推理能力,提出一种融合COLREGs的场景认知计算建模方法。基于COLREGs水上交通场景的语义描述,将水上交通场景解析为时间、对象、属性、关系、行为、事件等要素相互作用的综合体,构建水上交通场景的概念模型;采用本体建模实现COLREGs场景概念模型的结构化表达;通过定义语义计算操作函数和触发集搭建COLREGs场景认知计算框架,进而提出一种基于逻辑推理的场景认知计算方法。选取厦门港环境和船舶AIS数据,在场景语义抽取的基础上对COLREGs场景认知模型进行案例验证,结果表明:相对于数据驱动的方法,所提模型能够对场景中的对象属性、船舶行为、事件等进行描述和语义计算,并能更好地支持场景中各类要素相关知识的获取与查询。研究提出的场景认知建模方法对于船舶实现规则约束下的场景自主认知具有可行性和有效性。 展开更多
关键词 水路运输 COLREGS 水上交通场景 知识建模 知识表达 本体
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构网型变流器功率同步控制稳定性机理分析 被引量:13
5
作者 方正 黄云辉 +3 位作者 严文博 王栋 唐金锐 周克亮 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期101-108,共8页
构网型变流器具有“主动构网”能力,可以为电网提供阻尼和频率支撑,但在低阻抗电网下存在稳定性问题。为了研究低阻抗下构网型变流器功率同步控制稳定性机理,首先,建立了体现功率同步动态特性的构网型变流器接入交流电网小信号模型。然... 构网型变流器具有“主动构网”能力,可以为电网提供阻尼和频率支撑,但在低阻抗电网下存在稳定性问题。为了研究低阻抗下构网型变流器功率同步控制稳定性机理,首先,建立了体现功率同步动态特性的构网型变流器接入交流电网小信号模型。然后,以功率同步控制为主体,在牛顿动力学体系框架内,建立了构网型变流器接入低阻抗电网的动力学模型,将功率的偏移量分解为同步分量和阻尼分量,用以表征功率同步控制的稳定性。接着,结合模态分析和动力学特性分析,通过研究特征根轨迹和参与因子曲线,以及阻尼分量和同步分量的变化,分析了电网强度和控制参数等对功率同步控制的影响规律,揭示其内在机理。最后,通过构网型变流器接入电网的仿真模型验证了结论的正确性。 展开更多
关键词 构网型变流器 功率同步控制 小信号稳定性 动力学特性
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基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化研究 被引量:14
6
作者 严文博 黄云辉 +2 位作者 王栋 唐金锐 周克亮 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1532-1541,共10页
构网型储能变流器作为高比例新能源接入电网的关键设备在强电网下存在稳定性问题。针对此问题,本工作提出一种基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化方法。首先,建立构网型储能变流器状态空间小信号模型,利用特征根分析法... 构网型储能变流器作为高比例新能源接入电网的关键设备在强电网下存在稳定性问题。针对此问题,本工作提出一种基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化方法。首先,建立构网型储能变流器状态空间小信号模型,利用特征根分析法得出构网型储能变流器强电网下稳定性变差甚至振荡失稳的结论。然后,提出基于虚拟母线电压控制的稳定性优化方法,通过改变有功功率环跟踪电网电压相位的位置等效提高电网阻抗,从而提高强电网下构网型储能变流器系统并网的稳定性。接着,分析不同工况下加入虚拟母线电压控制前后系统的特征根变化趋势和稳定性提升效果,同时也分析了虚拟母线电压控制参数中补偿系数k和时间常数t对稳定性的影响并给出一般参数设计范围。最后,在MATLAB/Simulink中搭建构网型储能变流器并网模型进行时域验证,进一步搭建硬件在环实验平台进行半实物验证,验证结果表明基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器在强电网下的稳定性明显提高。 展开更多
关键词 构网型储能 小信号稳定性 虚拟母线电压控制 稳定性优化
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基于Snake与注意力机制的船舶实例分割方法
7
作者 陈晨 胡松涛 +3 位作者 马枫 赵新征 魏月楠 舒忠诚 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第5期307-320,共14页
[目的]船舶的实例分割可服务于船舶监测、识别和跟踪等任务,支撑船舶智能航行。然而,受船舶形状尺度多变及环境因素的干扰,已有实例分割方法在船舶轮廓提取上表现不佳。为解决此问题,提出基于曲线递归的Ship Contour方法。[方法]通过改... [目的]船舶的实例分割可服务于船舶监测、识别和跟踪等任务,支撑船舶智能航行。然而,受船舶形状尺度多变及环境因素的干扰,已有实例分割方法在船舶轮廓提取上表现不佳。为解决此问题,提出基于曲线递归的Ship Contour方法。[方法]通过改进CenterNet方法提取分层特征,融合Deep Layer Aggregation-60骨干网络,兼顾精度和速度;优化Block结构、引入ECA通道注意力机制增强特征提取的能力,使用Mish激活函数代替ReLU适应深层学习;引入平移不变的轮廓变形方法、Dynamic Matching Loss损失函数加快最终轮廓的提取。[结果]在2300张样本的2023Ship-seg专用数据集上,所提出方法的准确率AP0.5:0.95达到64.0%,召回率AR0.5:0.95达到67.9%,优于主流实例分割算法。[结论]所提方法能有效提升监控与智能航行场景下的视觉处理效果。 展开更多
关键词 图像处理 图像分割 船舶实例分割 注意力机制 SNAKE模型 目标识别 特征提取
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润滑油理化性能劣化对摩擦学性能的影响
8
作者 盛晨兴 胡安强 +2 位作者 吴定海 刘栋 饶响 《润滑与密封》 北大核心 2025年第7期8-14,共7页
为研究某型装甲车辆通用润滑油理化性能可靠性,选取润滑油含水量、黏度、酸值3个性能指标参数来研究其对润滑油抗磨性能的影响。利用Rtec多功能摩擦试验机考察不同性能指标劣化对润滑油摩擦学性能的影响,并使用扫描电子显微镜和激光共... 为研究某型装甲车辆通用润滑油理化性能可靠性,选取润滑油含水量、黏度、酸值3个性能指标参数来研究其对润滑油抗磨性能的影响。利用Rtec多功能摩擦试验机考察不同性能指标劣化对润滑油摩擦学性能的影响,并使用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对摩擦试样表面进行表征分析。结果表明:在一定范围内润滑油中含水量增加可降低摩擦因数,但会导致磨损率增大;在一定范围内降低黏度可有效减小摩擦因数,但会导致磨损率增大,且当黏度下降到一定程度时其减摩效益显著弱化;润滑油酸值的增加会降低摩擦因数,但会导致磨损率增大,当酸值增加值超过2 mg/g(以KOH计)时,磨损率会急剧增加。 展开更多
关键词 润滑油理化性能 含水量 运动黏度 酸值 摩擦学性能
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基于三维势场模型的船舶局部路径规划方法
9
作者 王群朋 李龙浩 +4 位作者 关宏旭 刘佳仑 蔡健哲 沙正荣 张金水 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期135-146,共12页
[目的]为使局部路径规划算法更加符合船舶操纵特性,生成的参考路径更加安全可靠,提出一种三维势场建模方法。[方法]将笛卡尔坐标系转换为椭球体坐标系,解决势场分布函数的各向同性问题,通过求解拉普拉斯方程计算船舶势能分布函数,设计... [目的]为使局部路径规划算法更加符合船舶操纵特性,生成的参考路径更加安全可靠,提出一种三维势场建模方法。[方法]将笛卡尔坐标系转换为椭球体坐标系,解决势场分布函数的各向同性问题,通过求解拉普拉斯方程计算船舶势能分布函数,设计势场模型和模型预测控制(MPC)算法相结合的控制框架,提升不同场景下船舶动态实时局部路径规划的适应性。以苏通长江公路大桥桥区水域实际航行船舶为仿真对象,采用三维势场模型获取局部参考路径,结合MPC算法进行船舶路径跟踪控制仿真试验。[结果]结果表明,在单船对遇场景、单船交叉会遇场景以及多船场景下,相较于传统人工势场和改进人工势场生成的参考路径,三维势场模型的局部参考路径长度、曲线平滑度、最大转向角度、平均绝对航向误差整体表现最优。可以生成距离更短、更平滑的局部路径,且更加符合船舶实际操纵习惯,在交通流量密集的场景下的抖动更加轻微。[结论]三维势场模型生成的局部参考路径可以有效识别目标船舶转向角度和船舶尺度差异,降低对周围目标船舶数量的依赖,并能有效获取船舶智能体之间的相互作用,具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 局部路径规划 三维势场 拉普拉斯方程 操纵性 模型预测控制 避碰 运动规划
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融合激光雷达和惯性导航的船舶靠离泊高精度定位方法
10
作者 贺治卜 闫文洲 +2 位作者 柳晨光 初秀民 刘新宇 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第5期280-288,共9页
[目的]为了满足船舶靠离泊过程中近距离高精度感知的需求,提出一种融合激光雷达和惯性导航系统的高精度定位方法。[方法]首先,构建船舶航行的多坐标转换和时间配准算法,实现感知设备在时间和空间上的统一,并对采集的点云数据进行校正和... [目的]为了满足船舶靠离泊过程中近距离高精度感知的需求,提出一种融合激光雷达和惯性导航系统的高精度定位方法。[方法]首先,构建船舶航行的多坐标转换和时间配准算法,实现感知设备在时间和空间上的统一,并对采集的点云数据进行校正和滤波处理;其次,提出一种改进的随机采样一致性算法(RANSAC),通过引入泊位高程来确定聚类阈值,并优化聚类成本函数,从而降低点云数据随机性对岸线检测精度的影响;最后,将识别的岸线交集作为泊位的特征点,辅助无人艇(USV)进行定位,并通过实船验证该方法的感知效果。[结果]实验结果表明,该定位方法可为船舶提供误差小于0.256m的定位信息,同时在实际环境中对各种干扰有较强的适应性。[结论]改进RANSAC船舶靠离泊定位方法在点云数据质量较差的前提下,仍能保证较高的定位精度。 展开更多
关键词 无人艇 系泊 靠离泊 导航 定位 激光雷达 RANSAC算法
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船舶远程驾控卫星-岸基集成网络技术研究现状及展望
11
作者 胡欣珏 李麒 +3 位作者 刘佳仑 周云龙 林楠 李诗杰 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期15-24,共10页
旨在优化现有远程驾控船舶的通信架构,以应对不同环境(如港口、深海和极地区域)下的网络连通性挑战,解决覆盖范围、网络带宽及通信延迟需求无法完全满足的问题。首先,系统梳理岸基通信网络技术和卫星通信网络技术的适用性和技术特点,深... 旨在优化现有远程驾控船舶的通信架构,以应对不同环境(如港口、深海和极地区域)下的网络连通性挑战,解决覆盖范围、网络带宽及通信延迟需求无法完全满足的问题。首先,系统梳理岸基通信网络技术和卫星通信网络技术的适用性和技术特点,深入分析远程驾控船舶在不同水域环境下的无线通信需求。基于此,提出一种基于融合多种无线系统的卫星-岸基集成网络架构的设计思路,将卫星与岸基网络深度融合,以期构建智能化、稳定的船舶通信系统。通过揭示具备经济性与服务质量优势的卫星-岸基集成网络架构在复杂通航环境船舶远程驾控场景中的应用潜力,以及梳理相关关键技术及现存瓶颈问题,期望所提出的集成通信网络架构可为远程驾控船舶在多样化通航网络条件下的通信优化提供理论参考。 展开更多
关键词 船舶 通信网络 卫星-岸基集成网络 远程驾控通信 通信和数据链 网络接入管理 通信优化
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纤维缠绕复合材料成型装置设计及功能验证
12
作者 肖峰 余一聪 +2 位作者 林杰 黄齐韧 郭智威 《润滑与密封》 北大核心 2025年第3期128-134,共7页
为研究纤维缠绕复合材料性能的影响因素,设计并搭建一种湿法单轴纤维缠绕机,该缠绕机可综合控制缠绕速度、缠绕角度、缠绕张力等成型参数,可实时采集纤维缠绕成型过程中的张力变化。选用玻璃纤维作为增强材料,环氧树脂作为基体材料,采... 为研究纤维缠绕复合材料性能的影响因素,设计并搭建一种湿法单轴纤维缠绕机,该缠绕机可综合控制缠绕速度、缠绕角度、缠绕张力等成型参数,可实时采集纤维缠绕成型过程中的张力变化。选用玻璃纤维作为增强材料,环氧树脂作为基体材料,采用设计的纤维缠绕机制备玻璃纤维缠绕增强的复合材料,通过力学性能和摩擦性能试验对复合材料性能进行验证。结果表明:利用该缠绕机制备的复合材料力学性能得到了提升,与纯环氧树脂相比,弯曲强度增强了2.24 MPa,压缩强度增强了120.92 MPa,硬度提高了11.5HD;同时复合材料摩擦学性能也得到明显提升,其中平均摩擦因数均降低了0.01左右,磨损量降低了16.2%。测试结果验证了设计的缠绕机可用于制备纤维缠绕复合材料。 展开更多
关键词 缠绕机 纤维缠绕复合材料 环氧树脂 玻璃纤维 成型装置
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限制水域中水陆两栖救援艇操纵性数值分析
13
作者 温佳栋 邵江燕 +2 位作者 程旗鹏 刘维勤 王绪明 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期80-91,共12页
[目的]为研究限制水域中水陆两栖艇的操纵性,提出一种操纵运动预报方法并对救援艇在近岸、浅水中的操纵性能进行研究。[方法]采用基于CFD的操纵性能分析方法,通过CFD求解两栖艇水动力特性,通过操纵运动方程分析限制水域中两栖艇操纵性... [目的]为研究限制水域中水陆两栖艇的操纵性,提出一种操纵运动预报方法并对救援艇在近岸、浅水中的操纵性能进行研究。[方法]采用基于CFD的操纵性能分析方法,通过CFD求解两栖艇水动力特性,通过操纵运动方程分析限制水域中两栖艇操纵性能。针对限制水域中两栖艇操纵性分析,自主开发四阶龙格库塔操纵运动方程求解器,对所开发的求解器进行验证并应用其分析救援艇在近岸及浅水中的回转性能与转艏纠偏能力。[结果]结果显示,近岸距离减小到1.2倍艇宽时,战术回转直径减小5.86%,回转性能提升,操纵灵敏性降低一半;水深吃水比h/d降至1.2时,救援艇的战术回转直径增大1.5倍,回转性能明显下降,而转艏滞后时间消失。[结论]研究表明,所提方法可用于救援艇在限制水域中的操纵运动预报,适用于救援艇操纵性设计优化。 展开更多
关键词 水陆两栖救援艇 限制水域 操纵性 水动力特性 数值分析
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传感器检测模型中润滑油湿度与水分在油品中溶解度相关性研究
14
作者 邱锌迪 盛晨兴 +1 位作者 饶响 郑翔 《润滑与密封》 北大核心 2025年第5期136-142,共7页
水活性及含水量是润滑油的重要指标,直接影响其品质和性能。为提高润滑油含水指标参数的检测精度,利用标准温湿度传感器对润滑油中水活性值进行检测,并基于拉格朗日插值多项式对传感器水活性检测值进行修正,显著提升了水活性值的检测精... 水活性及含水量是润滑油的重要指标,直接影响其品质和性能。为提高润滑油含水指标参数的检测精度,利用标准温湿度传感器对润滑油中水活性值进行检测,并基于拉格朗日插值多项式对传感器水活性检测值进行修正,显著提升了水活性值的检测精度。同时,分析油品黏度、品牌及使用场景对润滑油中水分溶解度的影响,结果发现,黏度与品牌对微量水分在油品中的溶解能力影响不大,但当油品应用于不同场景时,其化学性质会根据不同应用场景发生不同的变化,油品中水分溶解度也会受到影响。因此,当将微量水分传感器应用于不同应用场景的水分在线监测时,需要通过油品水分溶解度标定实验对水分溶解度曲线进行修正,才能提高微量水分在线监测传感器的检测精度。 展开更多
关键词 润滑油 传感器 溶解度 拉格朗日多项式 湿度补偿
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支撑电网频率稳定的双馈风机一次调频控制需求分析 被引量:15
15
作者 屈兴武 王栋 +3 位作者 马天诚 黄云辉 熊斌宇 周克亮 《智慧电力》 北大核心 2023年第10期38-46,共9页
大规模风电并网要求风电机组主动支撑电网频率调节,为了量化研究双馈风机提供一次调频控制的技术指标要求,以系统频率稳定为约束,首先,考虑双馈风机机电尺度的物理及控制特性,建立了刻画其动态特性的简化运动方程模型。继而分析了风机... 大规模风电并网要求风电机组主动支撑电网频率调节,为了量化研究双馈风机提供一次调频控制的技术指标要求,以系统频率稳定为约束,首先,考虑双馈风机机电尺度的物理及控制特性,建立了刻画其动态特性的简化运动方程模型。继而分析了风机一次调频系数,桨距角控制等对风机调频尺度等效惯量的影响。在此基础上,以推导的风机等效惯量为纽带,建立了改进的系统平均频率响应分析模型,提出了一种满足系统频率稳定约束的双馈风机调频参数计算方法,可量化求解给定功率扰动下频率主动支撑的最小调频增益/备用容量等参数。最后在Matlab/Simulink中进行了时域仿真,验证了建模和频率特性分析的准确性及有效性。 展开更多
关键词 双馈风机 频率分析模型 一次调频 稳态频率偏差
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我国航运业绿色低碳发展的需求、路径与展望 被引量:14
16
作者 范爱龙 严新平 +1 位作者 李忠奎 张海颖 《船海工程》 北大核心 2024年第4期1-5,12,共6页
为探讨航运业在综合运输体系中的重要性,并针对加速航运业绿色低碳发展对实现交通运输行业双碳战略目标的意义展开分析。通过考察航运业当前的碳排放状况,分析我国在绿色低碳发展方面存在的问题,对国内外绿色航运政策需求及其对航运业... 为探讨航运业在综合运输体系中的重要性,并针对加速航运业绿色低碳发展对实现交通运输行业双碳战略目标的意义展开分析。通过考察航运业当前的碳排放状况,分析我国在绿色低碳发展方面存在的问题,对国内外绿色航运政策需求及其对航运业的影响进行综合评估。在此基础上,研究我国航运业绿色低碳发展的路径,包括总体思路、基本原则,以及相应的策略与实施措施,展望航运业绿色低碳发展的技术创新方向,提出从能源替代和运营管理两个方面促进航运业绿色低碳发展。 展开更多
关键词 航运业 绿色低碳 能源替代 能效提升
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自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法 被引量:4
17
作者 马枫 石子慧 +3 位作者 孙杰 陈晨 毛显斌 严新平 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期188-199,共12页
[目的]海岸监控与驾驶瞭望过程中,需要在远距离、多场景下对各种目标进行识别与跟踪。其中,船舶目标往往成像尺寸小、特征不明显,容易与其他目标混淆。为此,提出一种船舶检测方法ShipDet,通过设计专用骨干网络、改进特征提取过程、约束... [目的]海岸监控与驾驶瞭望过程中,需要在远距离、多场景下对各种目标进行识别与跟踪。其中,船舶目标往往成像尺寸小、特征不明显,容易与其他目标混淆。为此,提出一种船舶检测方法ShipDet,通过设计专用骨干网络、改进特征提取过程、约束微观检测头,旨在改善上述问题。[方法]首先,通过融合自注意力模块Swin Transformer(STR)和经典CSPDarknet53网络,构造对微小目标高度敏感的特征融合提取网络,以增强小目标特征与环境的相关关系,关联船与航道、船与船、船与岸线,显著抑制不相关信息。考虑到数据集的船舶目标分布不均匀并且尺度变化较小的特点,保留2个检测层,减少模型参数并进一步提升模型性能。最后,使用SIoU损失函数(SCYLLA-IoU)来约束检测头,降低损失函数的回归自由度,提高检测的精度和抗干扰能力。[结果]在2023ships数据集上的验证结果表明,所提方法在船舶目标检测任务上表现较好,mAP@0.5达到92.9%,平均精度为92.1%,消耗参数量仅为35366310,整体检测性能优于其他算法。[结论]ShipDet方法将为海事监控、智能航行提供高效的支撑。 展开更多
关键词 船舶目标检测 复杂环境 Swin Transformer SIoU
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基于人工势能场的破冰船护航下船舶航行风险场建模 被引量:5
18
作者 张笛 韩吉如 +3 位作者 吴达 曹伟 张明阳 毛文刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期119-128,共10页
针对破冰船护航下船舶碰撞与冰困事故风险评估问题,本文根据破冰船与跟驰船之间、跟驰船与海冰之间的相互关系,并基于人工势能场理论提出破冰船护航下船舶航行风险场的概念和模型,其中包括破冰船风险场和海冰风险场。破冰船风险场量化... 针对破冰船护航下船舶碰撞与冰困事故风险评估问题,本文根据破冰船与跟驰船之间、跟驰船与海冰之间的相互关系,并基于人工势能场理论提出破冰船护航下船舶航行风险场的概念和模型,其中包括破冰船风险场和海冰风险场。破冰船风险场量化破冰船与跟驰船之间的碰撞风险水平,海冰风险场量化跟驰船与海冰之间的冰困风险水平。根据该模型提出破冰船与跟驰船之间安全跟驰距离的计算方法。最后基于Tian You轮2018年北极编队航行数据,应用破冰船护航下船舶航行风险场模型开展仿真实验,仿真结果验证了航行风险场模型的有效性,证明了本文建模方法能够为破冰船护航下船舶安全跟驰研究提供理论方法支撑。 展开更多
关键词 水路运输 人工势能场 极地航行 破冰船护航 船舶碰撞 船舶冰困 航行风险 跟驰距离
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新一代航运系统的未来船舶技术展望 被引量:5
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作者 严新平 刘佳仑 +1 位作者 胡欣珏 范爱龙 《船海工程》 北大核心 2024年第5期1-4,共4页
未来船舶技术对于新一代航运系统至关重要。为推动国际海事组织IMO所提出的航运智能化与绿色化进程,展望未来船舶技术发展方向。探讨未来船舶跨域协同架构关键技术,提出未来船舶发展的首要任务。明确以“船-岸-云”技术架构及“岸基驾... 未来船舶技术对于新一代航运系统至关重要。为推动国际海事组织IMO所提出的航运智能化与绿色化进程,展望未来船舶技术发展方向。探讨未来船舶跨域协同架构关键技术,提出未来船舶发展的首要任务。明确以“船-岸-云”技术架构及“岸基驾控为主、船端值守为辅”运行模式为核心的未来船舶发展目标。强调我国应加快相关领域关键技术攻关,构建船舶岸基驾控系统,促进多领域合作,持续向造船强国和航运强国的发展目标迈进。 展开更多
关键词 新一代航运系统 未来船舶 “船-岸-云”架构 船舶智能化 船舶绿色化
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内河航道事故黑点识别自适应参数DBSCAN聚类算法研究 被引量:2
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作者 万程鹏 郭世龙 +2 位作者 曹德胜 范亮 张金奋 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3165-3172,共8页
内河水上交通事故时有发生,对水路运输安全、高效发展带来威胁。研究提出一种基于自适应参数的DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)方法,用于识别内河事故黑点水域。该方法支持对邻域半径ε和邻域中... 内河水上交通事故时有发生,对水路运输安全、高效发展带来威胁。研究提出一种基于自适应参数的DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)方法,用于识别内河事故黑点水域。该方法支持对邻域半径ε和邻域中数据对象数目阈值P_(min)参数的自动选取,可提高聚类分析的精度和效率。基于2010—2019年长江干线下游散货船舶事故数据开展案例研究,对各典型事故黑点段的事故特征和事故原因进行分析,得到8个事故黑点。此外,采用Getis-Ord General G聚类识别事故黑点中的高等级事故区域,得到事故黑点及高等级事故主要分布于江心洲、桥区、港口码头区域。研究结果与实际情况基本吻合,一定程度上表明了该方法在内河水上交通事故分布特征分析上的科学性和实用性。 展开更多
关键词 公共安全 交通运输安全 自适应参数DBSCAN 事故黑点
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