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基于光流卷积网络的粒子图像测速自动掩模及速度场计算

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船舶力学 2024年第3期28卷 379-391页

作者：郭春雨范毅伟韩阳于长东徐鹏毕晓君哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学信息通信学院哈尔滨150001 中央民族大学信息工程学院北京100081

粒子图像测速(PIV)技术是一种定量的非接触式全局速度场测量技术。在船舶与海洋工程领域,PIV实验中拍摄的粒子图像常出现结构物遮挡或自由液面等干扰现象,需要对其进行掩模后计算液相区域速度场。因此,实现PIV图像中干扰区域自动掩模及... 详细信息

粒子图像测速(PIV)技术是一种定量的非接触式全局速度场测量技术。在船舶与海洋工程领域,PIV实验中拍摄的粒子图像常出现结构物遮挡或自由液面等干扰现象,需要对其进行掩模后计算液相区域速度场。因此,实现PIV图像中干扰区域自动掩模及液相区域速度场高精度计算具有重要的意义。本文基于光流卷积神经网络LiteFlowNet,设计了一种可实现自动掩模及速度场计算的深度学习模型Mask-PIV-LiteFlowNet,并使用基于物体入水PIV实验图像掩模数据集和PIV速度场计算数据集制作的数据集对其进行训练和测试。测试结果表明,该模型能够有效减少临近掩模边界区域的速度场计算错误并能够精细地提取流场小尺度流动信息,相比于当前先进的PIV深度学习模型PIV-LiteFlowNet-en,本文提出的模型在对带结构物的合成粒子图像进行流场计算时精度获得了至少14.5%的提升,计算速度上获得了5.7%的提升。最后,使用楔形体入水PIV图像对提出的模型进行了测试,验证了模型的泛化能力。

关键词：粒子图像测速深度学习自动掩模速度场计算

提升PD效率的粒子对方法及信息传递接口并行方法

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哈尔滨工程大学学报 2024年第8期45卷 1451-1459页

作者：韩康张媛王超叶礼裕郭春雨哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082

为了避免近场动力方法中粒子间物理信息重复求解消耗的计算成本和占据的额外内存,克服近场动力学低效率计算过程对其工程应用的制约,本文提出一种提升PD计算效率的粒子对方法并建立了该方法的信息传递接口并行方法。利用粒子对方法的信... 详细信息

为了避免近场动力方法中粒子间物理信息重复求解消耗的计算成本和占据的额外内存,克服近场动力学低效率计算过程对其工程应用的制约,本文提出一种提升PD计算效率的粒子对方法并建立了该方法的信息传递接口并行方法。利用粒子对方法的信息传递接口并行策略并分析其计算效率的优越性,通过大型的工程应用实例给出了本文方法的工程实用性。研究结果表明:粒子对方法的应用不仅提升了计算效率,也优化了邻域粒子信息储存数组占据的内存和计算时间,粒子对方法可与信息传递接口并行编程相结合,能够进一步提升其计算效率,并且在较多线程并行时,计算效率高于OpenMP并行方法,而在实际计算中,加速效果也会受到不同线程间的通信任务影响。

关键词：粒子对方法近场动力学计算效率信息传递接口并行工程应用数值计算并行计算粒子搜索

提升PD效率的粒子对方法及信息传递接口并行

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：韩康张媛王超叶礼裕郭春雨哈尔滨工程大学船舶工程学院中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室

为了避免近场动力方法中粒子间物理信息重复求解消耗的计算成本和占据的额外内存，克服近场动力学低效率计算过程对其工程应用的制约，本文提出一种提升PD计算效率的粒子对方法并建立了该方法的信息传递接口并行方法。利用粒子对方法的... 详细信息

为了避免近场动力方法中粒子间物理信息重复求解消耗的计算成本和占据的额外内存，克服近场动力学低效率计算过程对其工程应用的制约，本文提出一种提升PD计算效率的粒子对方法并建立了该方法的信息传递接口并行方法。利用粒子对方法的信息传递接口并行策略并分析其计算效率的优越性，通过大型的工程应用实例给出了本文方法的工程实用性。研究结果表明：粒子对方法的应用不仅提升了计算效率，也优化了邻域粒子信息储存数组占据的内存和计算时间，粒子对方法可与信息传递接口并行编程相结合，能够进一步提升其计算效率，并且在较多线程并行时，计算效率高于OpenMP 并行方法，而在实际计算中，加速效果也会受到不同线程间的通信任务影响。

关键词：粒子对方法近场动力学计算效率信息传递接口并行工程应用数值计算并行计算粒子搜索

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基于COMGRU的AUV航路轨迹预测方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1384-1390页

作者：徐鹏徐东李腾涛赵宏瑞赵佳媛中国船舶重工集团公司江苏连云港222006 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共... 详细信息

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共同构成的地理位置信息进行数据压缩处理,作为本文预测网络的输入,以提高网络训练效率。实验验证该算法减少了水下自主机器人航迹多步预测的滞后性且具有较高的准确率。

关键词：水下自主机器人航迹预测门控循环神经网络数据压缩时空轨迹多步预测滞后性

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非线性量测下的机动多目标跟踪

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 64-73页

作者：国强任海宁周凯戚连刚哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001

为了解决非线性量测下机动多目标跟踪实时性差、跟踪误差大以及对杂波变化鲁棒性较差的问题,基于随机有限集理论,提出了一种采用量测转换和模糊算法改进的多模型δ-广义标签多伯努利滤波器。首先,推导了交互多模型的δ-GLMB滤波器,通过... 详细信息

为了解决非线性量测下机动多目标跟踪实时性差、跟踪误差大以及对杂波变化鲁棒性较差的问题,基于随机有限集理论,提出了一种采用量测转换和模糊算法改进的多模型δ-广义标签多伯努利滤波器。首先,推导了交互多模型的δ-GLMB滤波器,通过去相关无偏量测转换实现位置量测从极坐标系到笛卡尔坐标系的无偏转换,并通过预测值去除量测误差和其协方差的相关性造成的滤波估计偏差,实现了非线性场景下的机动多目标跟踪;然后,通过航迹和量测的关联新息以及目标的机动约束构建联合波门,降低了杂波量测的数量;最后引入改进的模糊算法,以目标的模型后验概率为输入,根据模型的分离程度自适应调节运动模型的过程噪声,增加滤波精度。研究结果表明:在杂波环境下,通过与CKF-JMS-δ-GLMB、CKF-IMM-δ-GLMB等非线性多模型滤波器对比,所提算法计算时间较小,且跟踪精度更高,鲁棒性强。所提算法避免了传统的非线性处理方式计算量较大的问题,并且具有较好的杂波抑制特性,提升了非线性量测下机动多目标跟踪的性能。

关键词：非线性量测机动多目标 δ-广义标签多伯努利滤波器量测转换交互多模型模糊算法

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基于Co-CEM的柔性车间调度优化算法

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 480-488页

作者：张政徐鹏孟宇龙卢中玉邹家睿哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001 中国船舶重工集团有限公司江苏连云港222006

为解决船舶制造中的柔性作业车间调度问题,本文提出一种基于协同进化策略的交叉熵算法来提高船舶制造过程的效率。协同进化策略弥补了交叉熵算法局部搜索能力较弱的问题,提高解的质量;提出基于主动调度的遗传解码算法,保证得到的解属于... 详细信息

为解决船舶制造中的柔性作业车间调度问题,本文提出一种基于协同进化策略的交叉熵算法来提高船舶制造过程的效率。协同进化策略弥补了交叉熵算法局部搜索能力较弱的问题,提高解的质量;提出基于主动调度的遗传解码算法,保证得到的解属于活动调度;遗传操作将相关调度信息保存在基因中,有效提高算法的搜索效率。本文通过实验对比遗传解码与常用的插入式解码算法,验证了解码算法的有效性及其提升能力,与现有具有竞争力的算法进行对比,证明了基于协同进化策略的交叉熵算法的高效性与优越性,给出了优质的甘特图。

关键词：组合优化柔性作业车间调度进化算法交叉熵算法 Pareto支配协同进化主动调度船舶制造

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基于有限元法的水下航行器地磁异常模拟研究

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2191-2200页

作者：赵高阳刘勇朱平杰向冰周洪娟哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院山东威海264209 中国船舶集团有限公司第七二二研究所湖北武汉430205

为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值... 详细信息

为改进水下航行器磁异常探测技术中磁异常实测数据难获得、现有磁体模型计算精度不高等问题,基于有限元仿真探讨建立无需区分近、远场的高精度混合磁体模型方法。应用有限元数值方法仿真复杂结构水下航行器的空间磁异常分布,以磁场数值解为收敛目标,建立以偶极子阵元数目、位置及磁矩为参数的均匀磁化椭球体与偶极子阵列混合的航行器磁异常解析模型,采用非线性最小二乘算法求解模型系数。仿真结果表明,基于该模型得到磁异常计算值与全空间内数值解的拟合度较高,测试平面平均误差为3%。该模型在磁场延拓、高精度建模等方面可以进一步应用。

关键词：航空磁异常探测有限元仿真磁体模拟数值拟合

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泰勒级数准则的船体分段测量数据配准解析解

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：杨贵强王炬成李瑞江苏科技大学船舶与海洋工程学院大连理工大学船舶工程学院

为提高船体分段测量数据与CAD模型间的配准定位效率，给出了一个基于泰勒级数准则的点集配准解析解，直接求解配准变换参数。通过分析最小二乘解析解的求解特点，考虑到配准变换参数的齐次表示问题，引入特征因子构建新的齐次变换矩阵... 详细信息

为提高船体分段测量数据与CAD模型间的配准定位效率，给出了一个基于泰勒级数准则的点集配准解析解，直接求解配准变换参数。通过分析最小二乘解析解的求解特点，考虑到配准变换参数的齐次表示问题，引入特征因子构建新的齐次变换矩阵，建立配准齐次表示模型。再利用泰勒级数展开齐次变换矩阵的最近正交矩阵，得到齐次变换矩阵的无限次估计解。在此基础上，根据配准齐次表示模型的最大化表示，计算旋转矩阵的近似解析最优解。最后，以理论模型和甲板分段实测数据为例子验证，结果表明了提出算法的有效性及实用性，为船体分段快速测量分析提供算法依据。

关键词：船体分段精度控制齐次坐标泰勒级数点集配准解析解最小二乘特征因子最近正交矩阵

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集配一体化需求背景下选址路径集成问题算法

河北大学学报（自然科学版） 2024年第4期44卷 346-354页

作者：程涛李美熙李佳俐哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院黑龙江哈尔滨150028

为做好集配一体化背景下物流网络选址-路径规划设计,用大规模邻域搜索算法的破坏、重组策略代替传统混合自适应遗传算法中的交叉、变异过程,实现算法的优化设计.通过模拟算例分析可知,优化后的算法能够有效克服传统算法在运算过程中出... 详细信息

为做好集配一体化背景下物流网络选址-路径规划设计,用大规模邻域搜索算法的破坏、重组策略代替传统混合自适应遗传算法中的交叉、变异过程,实现算法的优化设计.通过模拟算例分析可知,优化后的算法能够有效克服传统算法在运算过程中出现的早熟及稳定性差等问题,在一定程度上提升获取更优解的概率,提高客户满意度.利用已知标杆数据对算法进行有效性检验.计算结果表明:优化后的算法各项指标表现良好,对于部分数据的计算结果优于其他3个已有算法,与已知最优解基本保持一致,进一步验证了优化算法的科学性和有效性.

关键词：集配一体化邻域搜索选址路径