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侧扫声呐检测沉船目标的改进YOLOv5法

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第6期49卷 977-985页

作者：汤寓麟边少锋翟国君刘敏张卫东海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033 92116部队辽宁葫芦岛125000 海军海洋测绘研究所天津300061 91001部队北京100841 31016部队北京100088

基于YOLOv3模型的侧扫声呐沉船目标检测方法存在小目标漏警率高、模型权重大、检测速度未能满足实时性需求等问题,根据数据集特点,提出基于YOLOv5模型的侧扫声呐海底沉船目标检测方法。在YOLOv5模型的基础框架下,构建YOLOv5a、YOLOv5b、... 详细信息

基于YOLOv3模型的侧扫声呐沉船目标检测方法存在小目标漏警率高、模型权重大、检测速度未能满足实时性需求等问题,根据数据集特点,提出基于YOLOv5模型的侧扫声呐海底沉船目标检测方法。在YOLOv5模型的基础框架下,构建YOLOv5a、YOLOv5b、YOLOv5c、YOLOv5d、YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv5l和YOLOv5x 8种不同深度和宽度的模型结构进行对比实验,并选择最优的结构,使用GA+K(genetic algorithm and K-means)算法优化检测框,并对损失函数进行改进。实验结果表明,改进的YOLOv5a模型在交并比阈值设置为0.5和0.5~0.95的平均准确率分别较原始模型提高了0.3%和0.6%,较YOLOv3算法分别提高了4.2%和6.1%,检测速度达到426帧/s,提升了近一倍,更加益于实际应用和工程部署。

关键词：侧扫声呐沉船目标检测 YOLOv5模型损失函数 GA+K算法

温度分层环境中水下航行器机动下潜热尾流特征

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1111-1118页

作者：李戈洋杜永成杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所湖北武汉430033

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不... 详细信息

为研究水下航行器热尾流引起的水面温度异常,本文采用有限体积法建立三维SUBOFF数学模型。使用Fluent UDF、Patch分别控制水下航行器机动下潜方式和水域温度分层。数值模拟结果表明:水下航行器在机动下潜时,热尾流在水面会形成由2条不连续高温热斑组成的椭圆形温度异常区,且正温度梯度分层水域会增强热尾流引起的水面温度异常。在无热排放条件下,水下航行器机动下潜会对水域温度分层发生较大扰动,从而出现冷尾迹。相反,受热排放影响,热尾流以肾形涡的形式向上浮升,涡结构尺度随着航行距离的增大而增大,核心温度随着航行距离的增大而减小。正温度梯度分层海水会增强冷却水引起的海面温度异常特征,且温度梯度越大,热斑越连续,热斑核心最高温度为292.24 K,与周围海水温度差值为0.12 K。

关键词：水下航行器热尾流有限体积法机动下潜温度分层高温热斑椭圆形温度异常区正温度梯度

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海杂波背景下的双极化最大特征值目标检测

系统工程与电子技术 2024年

作者：关键姜星宇刘宁波丁昊黄勇海军航空大学信息融合研究所

基于信息几何的矩阵恒虚警（constant false alarm rate， CFAR）检测器可以在脉冲数较少的海杂波环境下，有效地进行海上目标检测。主要原因在于其通过协方差矩阵很好地利用了数据之间的相关性信息。然而，由于现有的矩阵CFAR检测器仅... 详细信息

基于信息几何的矩阵恒虚警（constant false alarm rate， CFAR）检测器可以在脉冲数较少的海杂波环境下，有效地进行海上目标检测。主要原因在于其通过协方差矩阵很好地利用了数据之间的相关性信息。然而，由于现有的矩阵CFAR检测器仅对单一极化回波进行处理，且计算复杂度较高，导致相关性信息使用不充分、检测场景受限。文章利用双极化雷达回波，计算协方差矩阵，并通过提取其特征值来衡量回波间的关联性。进一步，提出了一种计算复杂度较低的基于双极化最大特征值的检测方法。首先，推导了以最大特征值作为几何距离进行检测的可行性。进一步，设计了可在实际场景中使用的基于双极化最大特征值的矩阵CFAR检测器。最后，通过实测海杂波数据验证了该方法的实际检测能力。

关键词：海杂波目标检测特征值

基于改进花授粉算法的航空发动机装配总体规划

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航空动力学报 2024年第7期39卷 139-150页

作者：章斌卢洪义宋汉强刘舜杨禹成桑豆豆南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 海军研究院上海研究所上海200000

针对航空发动机结构复杂、零件数量多且装配效率低、装配成本高的问题,提出了一种改进花授粉算法(improved flower pollination algorithm,IFPA)的装配顺序优化方法.以装配优先性、装配稳定性、装配聚合性、装配重定向性和基础部件位置... 详细信息

针对航空发动机结构复杂、零件数量多且装配效率低、装配成本高的问题,提出了一种改进花授粉算法(improved flower pollination algorithm,IFPA)的装配顺序优化方法.以装配优先性、装配稳定性、装配聚合性、装配重定向性和基础部件位置为影响因子构建优化目标评价体系,采用了不同的表示方案、反对立学习的初始种群生成、动态调整的转换概率,在全局授粉和局部授粉规则中引入了均匀变异和精英变异,并加入遗传突变.运用在航空发动机低压压气机装配规划上,验证了 IFPA的有效性,并讨论了 IFPA的参数影响,并同粒子群算法、遗传算法、蚁群算法和花授粉算法进行比较,该算法找到最优序列的概率分别提高了41%、42%、41%和20%,验证了 IFPA在求解装配序列规划问题上的优越性.

关键词：航空发动机压气机装配序列规划花授粉算法均匀变异精英变异

基于动力吸振和阻尼抑振原理的冷水机组复合减振机架设计与研究

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中国舰船研究 2024年

作者：卢凯田焦立启张博李阳章艺上海船舶设备研究所海军研究院

[目的]旨在提高邮轮舒适性要求，改善常规隔振装置受到的限制。[方法]基于动力吸振和阻尼抑振原理设计能够兼顾低频吸振、中高频抑振的冷水机组复合减振机架。该复合减振机架采用一体化结构设计，通过吸振结构和阻尼材料的优化配置来降... 详细信息

[目的]旨在提高邮轮舒适性要求，改善常规隔振装置受到的限制。[方法]基于动力吸振和阻尼抑振原理设计能够兼顾低频吸振、中高频抑振的冷水机组复合减振机架。该复合减振机架采用一体化结构设计，通过吸振结构和阻尼材料的优化配置来降低机组对外的振动传递。最后，分析复合减振机架的动力学特性和估算吸振效果并予以试验验证。[结果]结果表明，吸振结构可实现单频7 dB的吸振效果。[结论]研究表明，复合减振机架可兼顾考虑设备的低频和中高频隔振效果，对于工程应用有一定的实用价值。

关键词：动力吸振阻尼抑振动力学特性

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低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

振动与冲击 2024年第3期43卷 86-92页

作者：李步云帅长庚马建国海军工程大学振动与噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-... 详细信息

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。

关键词：浮筏隔振系统气囊隔振装置非线性隔振负刚度摇摆稳定性

从光学到SAR:基于多级跨模态对齐的SAR图像舰船检测算法

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遥感学报 2024年第7期28卷 1789-1801页

作者：何佳月宿南徐从安尹璐廖艳苹闫奕名哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001 海军航空大学信息融合研究所烟台264001 北京市遥感信息研究所北京100192

合成孔径雷达(SAR)舰船检测是近年来的研究热点。然而,与光学图像不同,SAR成像的特点会导致不直观的特征表示。此外,由于SAR图像数据量不足,现有的基于大量标记SAR图像的方法可能难以达到较好的检测效果。为了解决这些问题,本文提出了... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)舰船检测是近年来的研究热点。然而,与光学图像不同,SAR成像的特点会导致不直观的特征表示。此外,由于SAR图像数据量不足,现有的基于大量标记SAR图像的方法可能难以达到较好的检测效果。为了解决这些问题,本文提出了一种基于多级跨模态对齐的SAR图像舰船检测算法MCMA-Net(Multi-level Cross-Modality Alignment Network),通过将光学模态中丰富的知识迁移到SAR模态来增强SAR图像的特征表示。该算法首先设计了一个基于邻域—全局注意力的特征交互网络NGAN(Neighborhood-Global Attention Network),通过对骨干网络的浅层特征采用邻域注意力机制进行局部交互、对深层特征采取全局自注意力机制进行全局上下文交互,在兼顾全局上下文建模能力的同时,提升局部特征的编码能力,使得网络在不同层级更合理的关注相应的信息,从而能够促进后续的多级别模态对齐。其次,本文设计了一个多级模态对齐模块MLMA(Multi-level Modality Alignment),通过从局部级别到全局级别再到实例级别的对两种模态不同隐含空间中的特征进行对齐,促进模型有效地学习模态不变特征,缓解了光学图像和SAR图像之间的模态鸿沟,实现了从光学模态到SAR模态的知识传输。大量的实验证明我们的算法优于现阶段的检测算法,取得了最好的实验结果。

关键词：遥感 SAR 目标检测跨模态特征对齐注意力机制

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CHZ-II海洋重力仪研制与实践

测绘学报 2024年

作者：柳林涛何建刚许江宁刘雷钧高金耀孙中苗吴太旗梁星辉胡明郎骏健何泓洋中国人民解放军海军工程大学海军海洋测绘研究所中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室西安测绘研究所自然资源部第二海洋研究所

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器，主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口，不仅价格高，而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。... 详细信息

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器，主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口，不仅价格高，而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。在科技部首批重大科学仪器专项的支持下，基于CHZ海洋重力仪成功研制出具有完全自主知识产权的CHZ-II弹簧式海洋重力仪。该新型重力仪采用金属零长弹簧作为测量元件，其独特的轴对称垂直悬挂结构可克服交叉耦合效应；高精度伺服控制技术及强阻尼的应用可克服载体扰动的影响，确保仪器在不同海况下保持测量精度；高精度恒温技术及温度补偿技术可消除环境温度波动对仪器测量精度的影响。本文介绍了该仪器的工作原理、系统构成、技术特点及测试结果。静态试验表明其月漂移优于3mGal；码头系泊试验表明其动态精度达到0.2mGal，能清晰反映海潮的重力变化特征；总航程超过5万海里船载试验表明其综合测量精度优于1mGal。仪器在精度和稳定性上达到与国内外同类仪器并跑水平，可替代当前国外进口的海洋重力仪。

关键词： CHZ-II海洋重力仪零长弹簧硅油阻尼高精度恒温技术陀螺稳定平台海洋重力测量

对象随型粗糙面近红外单目视觉测量与基准图像自愈

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红外与毫米波学报 2024年第1期43卷 134-142页

作者：侯旺屈也频刘坚强吕余海海军研究院上海200436

针对复杂应用环境中近红外单目视觉位姿测量系统偏离预置合作目标对象后,无法完成位姿测量的特殊情况,提出一种以合作目标周边随型粗糙面图像为测量对象的单目视觉测量方法,以及图像受损后的动态自愈方法。通过将实时获取的随型粗糙面... 详细信息

针对复杂应用环境中近红外单目视觉位姿测量系统偏离预置合作目标对象后,无法完成位姿测量的特殊情况,提出一种以合作目标周边随型粗糙面图像为测量对象的单目视觉测量方法,以及图像受损后的动态自愈方法。通过将实时获取的随型粗糙面图像特征与预存基准图像特征进行匹配计算,完成特殊情况下的应急测量。同时,为减少随型粗糙面图像污染或受损后对位姿测量精度的影响,实时计算污染或受损程度并动态自愈基准图像特征。实验结果表明,以随型粗糙面为对象的位姿测量精度稍低于合作目标对象,但能够满足特殊情况下的应急使用需求,提高了测量系统的鲁棒性;当随型粗糙面图像污染或受损达到70%时,采用自愈处理与未做自愈处理相比,方位角测量误差减少72%以上,验证了基准图像自愈方法的有效性。

关键词：对象随型粗糙面近红外单目视觉测量基准图像自愈基准图像特征特征匹配