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一种有效顾及复杂海域避碰的路径规划方法

哈尔滨工程大学学报 2023年第1期44卷 56-64页

作者：张立华周寅飞贾帅东蔡烽戴泽源袁浩海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室辽宁大连116018 海军大连舰艇学院航海系辽宁大连116018

针对现有舰船避碰路径规划方法难以适用于复杂海域的现状,本文提出一种有效顾及复杂海域避碰的路径规划方法。首先,通过K-means方法将舰船避碰阶段选用合理的危险度判别指标进行划分;然后,依据Nomoto模型进行航迹推演,预测舰船在一定时... 详细信息

针对现有舰船避碰路径规划方法难以适用于复杂海域的现状,本文提出一种有效顾及复杂海域避碰的路径规划方法。首先,通过K-means方法将舰船避碰阶段选用合理的危险度判别指标进行划分;然后,依据Nomoto模型进行航迹推演,预测舰船在一定时间分辨率后的航迹;接着,在避碰阶段中剔除具有碰撞危险和不符合此阶段避碰规则的预测航迹,并在余下的预测航迹中选取危险度最小的航迹作为最优预测航迹;最后,在正常航行阶段建立遴选函数,选取最优预测航迹,将所有最优预测航迹合成以生成路径。实验结果表明:相对于当前先进的改进人工势场方法来说,所提方法在只有点状碍航区的较简单环境下可有效提升规划效率;所提方法在有各类碍航区的较复杂海域,能顾及来船的航向变化,规划出遵循国际海上避碰规则的避碰路径。

关键词：路径规划复杂海域避碰危险度评价国际海上避碰规则舰船动态路径规划动力学

不规则凸区域的水面舰艇最短搜潜航路自动规划

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兵工学报 2023年第10期44卷 3047-3055页

作者：周寅飞张立华贾帅东戴泽源刘翔海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室辽宁大连116018

针对已有水面舰艇区域搜潜航路规划主要围绕规则矩形区域进行而没有考虑不规则区域复杂情形的现状,对不规则凸区域的水面舰艇最短搜潜航路自动规划进行了研究。推导搜潜航路总长度与转向次数的线性关系公式,并在此基础上构建最短搜潜航... 详细信息

针对已有水面舰艇区域搜潜航路规划主要围绕规则矩形区域进行而没有考虑不规则区域复杂情形的现状,对不规则凸区域的水面舰艇最短搜潜航路自动规划进行了研究。推导搜潜航路总长度与转向次数的线性关系公式,并在此基础上构建最短搜潜航路的长度计算模型;挖掘最优搜潜航向与不规则凸区域边界的内在关联规律,设计最优搜潜航向求解算法;基于前面推求的转向次数最少和搜潜航向最优原理,提出一种能为不规则凸区域自动规划出总航程最短的搜潜航路实现方法。实验结果表明:该方法能为水面舰艇在不规则凸区域搜潜求取最优搜潜航向,并在此基础上自动规划得到最短搜潜航路。

关键词：水面舰艇最短搜潜航路航线自动生成不规则凸区域区域搜潜

利用微分进化法确定海洋磁场向下延拓中的最优参数

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地球物理学报 2018年第8期61卷 3278-3284页

作者：刘强边刚殷晓冬金绍华海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系大连116018

位场的解析延拓是实现不同高度海洋地磁场相互转换的主要途径,是构建海洋三维磁空间背景场模型的关键技术.针对位场向下延拓迭代法中最优正则化参数及最佳迭代次数难以确定问题,尝试引入微分进化法,以正则化参数及迭代次数为种群变量,... 详细信息

位场的解析延拓是实现不同高度海洋地磁场相互转换的主要途径,是构建海洋三维磁空间背景场模型的关键技术.针对位场向下延拓迭代法中最优正则化参数及最佳迭代次数难以确定问题,尝试引入微分进化法,以正则化参数及迭代次数为种群变量,以延拓结果的熵值为目标函数,以目标函数最小化为搜索准则,实现两种参数的并行全局寻优.采用实测数据对微分进化法在几种常用的迭代法中最优正则化参数及最佳迭代次数的确定进行了分析,与传统L-曲线准则确定的最优正则化参数及多次试验确定的最佳迭代次数进行对比,结果表明:微分进化法确定的最优参数能使三种迭代法取得最佳迭代效果,延拓结果与真实地磁场最为接近,并且该法计算稳定、自适应强,建议在海洋磁场数据向下延拓中应用.

关键词：海洋地磁场向下延拓迭代法微分进化法最优正则化参数地磁熵

基于锋线提取和VMD-LSTM的东海黑潮温度锋强度预测

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海洋科学进展 2024年

作者：徐为帅张磊王华海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系海军大连舰艇学院学员五大队

东海黑潮锋是黑潮与东海陆架水的交界，对东海海洋环境和气候变化产生重要影响。本文基于JCOPE2M(Japan Coastal Ocean Predictability Experiment 2 Modified)再分析数据和WOA23(World Ocean Atlas2023)气候态平均数据，结合等温线和... 详细信息

东海黑潮锋是黑潮与东海陆架水的交界，对东海海洋环境和气候变化产生重要影响。本文基于JCOPE2M(Japan Coastal Ocean Predictability Experiment 2 Modified)再分析数据和WOA23(World Ocean Atlas2023)气候态平均数据，结合等温线和纬向最高温度梯度提取东海黑潮锋的锋线，针对东海黑潮锋强度存在不同时间尺度变化的特性，构建了基于变分模态分解（Variational Mode Decomposition, VMD）和长短期记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）的预测模型，研究结果表明：本研究提出的锋线识别方法适用于全水深和弱锋区域，在东海黑潮锋识别中取得了较好的效果；通过锋线提取得到的东海黑潮锋强度序列可分解为趋势变化项、周期变化项及不规则波动变化项，次表层水锋强显著高于表层和中层水，并呈逐年递增的趋势，可达0.033 4 (℃/km)/a;VMD-LSTM组合模型预测的东海黑潮锋强度与原始值的接近程度高，预测效果优秀，精度较季节性差分自回归滑动平均模型和LSTM模型提升显著，具有一定的推广价值。

关键词：东海黑潮锋温度年际变化锋线提取 VMD-LSTM

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同方期刊数据库

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线性规划模型建模和分析管理

系统工程理论与实践 2015年第9期35卷 2387-2393页

作者：王孝通徐冠雷周红进海军大连舰艇学院航海系大连116018 海军大连舰艇学院军事海洋系大连116018

本文采用标识集将线性规划模型的代数形式与其自然语言的模型文档统一在同一框架,建立标识线性规划模型,除去标识模型的代数成份,形成线性规划模型的模型文档.决策人员可以其熟悉的专业术语通过交互建模,根据模型构造规则对输入文档信... 详细信息

本文采用标识集将线性规划模型的代数形式与其自然语言的模型文档统一在同一框架,建立标识线性规划模型,除去标识模型的代数成份,形成线性规划模型的模型文档.决策人员可以其熟悉的专业术语通过交互建模,根据模型构造规则对输入文档信息进行语法检查,完成模型文档相关信息的输入,并通过对模型文档的约束条件和目标进行特化(specialize)和例化(instantiated),将模型文档生成线性规划模型的标准形式或算法约定的格式.模型构造规则统一了标识数学规划模型与关系数据库框架,并集成了模型管理、模型结构分析、模型数据分析、数据库管理等功能.

关键词：建模建模语言模型管理线性规划模型

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中国台湾周边深水区温度跃层特征分析

海洋湖沼通报 2023年第1期45卷 51-56页

作者：李茂林李庆红张磊姚忠山海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018

本文基于1992—2002年(不包含1999年)十年间的中国台湾周边海域深水区3 700多个高分辨率CTD剖面观测数据和垂向梯度法,分析了中国台湾西南、东南和东北三个海域深水区的温跃层特征。结果表明:中国台湾西南海域的温跃层深度浅于中国台湾... 详细信息

本文基于1992—2002年(不包含1999年)十年间的中国台湾周边海域深水区3 700多个高分辨率CTD剖面观测数据和垂向梯度法,分析了中国台湾西南、东南和东北三个海域深水区的温跃层特征。结果表明:中国台湾西南海域的温跃层深度浅于中国台湾东南和东北海域的温跃层深度,但中国台湾西南海域的温跃层厚度介于中国台湾东南和东北海域的温跃层厚度之间。中国台湾东南和西南海域的温跃层深度和厚度存在明显的季节变化规律:温跃层深度冬季最大,夏季最小;而温跃层厚度的变化规律正好相反,即夏季最大,冬季最小。对于中国台湾东北海域,其温跃层深度和厚度则在6—10月间存在显著的震荡特征。此外,三个区域的温跃层深度均在1998年前后出现一个极小值,推测与当年的厄尔尼诺事件有关。

关键词：温跃层特征中国台湾周边深水区 CTD 垂向梯度法

侧扫声呐识别沉船影像的迁移学习卷积神经网络法

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测绘学报 2021年第2期50卷 260-269页

作者：汤寓麟金绍华边刚张永厚李凡海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018

侧扫声呐海底沉船图像识别是水下障碍物核查和失事船只搜救中的一项重要工作。针对传统侧扫声呐图像人工判读存在效率低、耗时长、资源消耗大及主观不确定性强和过分依赖经验等问题,本文尝试引入卷积神经网络的方法,同时考虑到侧扫声呐... 详细信息

侧扫声呐海底沉船图像识别是水下障碍物核查和失事船只搜救中的一项重要工作。针对传统侧扫声呐图像人工判读存在效率低、耗时长、资源消耗大及主观不确定性强和过分依赖经验等问题,本文尝试引入卷积神经网络的方法,同时考虑到侧扫声呐沉船图像属于小样本数据集,提出一种基于迁移学习的卷积神经网络侧扫声呐沉船图像自动识别方法。通过归一化处理、图像增强等方式扩充样本数据,并以4∶1的比例划分训练集和测试集,同时参照经典VGG-16模型,根据侧扫声呐沉船数据集特点设计了改进的模型,然后将在ImageNet图像数据集上训练好的改进模型在小样本侧扫声呐沉船数据集上采用冻结和训练、微调两种迁移学习方式进行学习和试验,并与全新学习进行比较分析,结果表明,3种方法对侧扫声呐沉船图像识别的准确率分别为93.71%、84.49%和90.58%,其中第1种迁移学习方法准确率最高,模型收敛速度最快,且AP值最高为92.45%,分别比第2种迁移学习方法和全新学习高了8.06%和3.06%,在提高模型的识别能力和训练效率方面效果更佳,验证了该方法的有效性与可行性,具有一定实际指导意义。

关键词：侧扫声呐海底沉船图像识别迁移学习卷积神经网络 VGG-16

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顾及局部差异的航海图线要素复杂度度量

测绘学报 2022年第9期51卷 1959-1968页

作者：魏泓丞张立华唐露露董箭李改肖袁浩海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018

针对当前线要素复杂度的度量多基于单一线要素求取整体复杂程度,难以顾及局部差异变化这一现状,提出一种用于航海图线要素复杂程度的度量方法。首先,分析了线要素节点所构三角网边长与线要素复杂程度的关联性;然后,通过构建约束Delauna... 详细信息

针对当前线要素复杂度的度量多基于单一线要素求取整体复杂程度,难以顾及局部差异变化这一现状,提出一种用于航海图线要素复杂程度的度量方法。首先,分析了线要素节点所构三角网边长与线要素复杂程度的关联性;然后,通过构建约束Delaunay三角网、计算线要素数据点复杂度并内插等操作,得到了航海图线要素复杂场;最后,选取两组不同的典型海域航海图作为试验数据,并通过统计试验验证了本文方法的合理性。试验结果表明:本文方法在顾及局部差异的基础上,能较好地定义航海图线要素的复杂度,并可精细化地定量评估航海图线要素在各区域的复杂程度。

关键词：航海图线要素复杂度约束Delaunay三角网

临界滚动球半径优化的非航海TIN-DDM自动综合算法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：董箭季宏超刘国辉唐露露陈阳海图信息中心海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系

为有效改善当前非航海TIN-DDM综合算法在海底形态维护方面的运算效果，同时能够提升综合算法在工程应用中的计算效率，本文提出一种临界滚动球半径优化的非航海TIN-DDM自动综合算法。该算法通过深入分析临界滚动球半径的物理意义，阐明... 详细信息

为有效改善当前非航海TIN-DDM综合算法在海底形态维护方面的运算效果，同时能够提升综合算法在工程应用中的计算效率，本文提出一种临界滚动球半径优化的非航海TIN-DDM自动综合算法。该算法通过深入分析临界滚动球半径的物理意义，阐明了临界滚动球与TIN-DDM采样点法向量的关联性，在精确求取各采样点法向量的基础上，根据采样点空间位置与临界滚动球半径的数值分析，构建了正负向临界滚动球半径计算流程，获取了更加精确的临界滚动球半径值，并将该值直接应用于现有的综合算法中。通过实验表明：相比于对比算法，本文算法的综合结果在TIN-DDM的形态维护与地形精度两方面均得到了一定程度上提升，且算法运行速率也有了相对的提高。

关键词：临界滚动球半径非航海TIN-DDM 法向量计算流程自动综合