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联合多传感器的水下多目标无源声学定位

声学学报 2024年第1期49卷 16-27页

作者：李想王燕齐滨郝宇梁国龙张涵哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 青岛海纳水下信息技术有限公司青岛266400

在多传感器无源声学定位问题中,不同传感器接收的来自同一目标的信号均对应于此目标位置,依据这一物理基础,提出了一种基于粒子滤波的无源声学定位方法,以有效融合多传感器数据,进而提高定位性能。该方法将粒子滤波中的似然函数定义为... 详细信息

在多传感器无源声学定位问题中,不同传感器接收的来自同一目标的信号均对应于此目标位置,依据这一物理基础,提出了一种基于粒子滤波的无源声学定位方法,以有效融合多传感器数据,进而提高定位性能。该方法将粒子滤波中的似然函数定义为粒子状态所对应不同传感器信号之间互相关输出的乘积。该似然函数的设计确保所提方法可以充分获取多传感器的处理增益。此外,所提方法摆脱了传统定位范式,因此可以规避传统定位范式必须面对的测量−跟踪关联问题。湖上试验表明,在强多途干扰的条件下,传统定位方法的平均定位误差为7.2 m,而所提方法的平均定位误差为1.2 m,具有更好的性能。

关键词：粒子滤波检测前跟踪无源声学定位互相关

水基钻井液低温流变性调控用温敏聚合物研制及性能评价

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石油学报 2018年第5期39卷 597-603页

作者：徐加放丁廷稷张瑞张振越顾甜甜程远方王志远海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室中国石油大学石油工程学院

在深水钻井过程中,水下的低温、高压环境使钻井液黏度迅速增加,造成当量循环密度(ECD)增大,由此引发井塌、井漏以及压力控制难等问题。采用乙烯基己内酰胺(NVCL)作原料,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,通过自由基聚合的方式对深水水基钻井... 详细信息

在深水钻井过程中,水下的低温、高压环境使钻井液黏度迅速增加,造成当量循环密度(ECD)增大,由此引发井塌、井漏以及压力控制难等问题。采用乙烯基己内酰胺(NVCL)作原料,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,通过自由基聚合的方式对深水水基钻井液低温流变性具有调控作用的温敏聚合物—聚N-乙烯基己内酰胺(PVCL)进行合成。通过红外光谱、凝胶渗透色谱等方法对PVCL进行了结构表征和分子量测定,并研究了矿化度、pH值、PVCL浓度等因素对其低临界溶解温度(LCST)的影响。实验结果表明,PVCL有着较强的抗温、抗盐能力,能够使水基钻井液塑性黏度、表观黏度和动切力在4~60℃范围内变化减小50%。

关键词：深水钻井液温敏聚合物聚N-乙烯基己内酰胺低临界溶解温度低温流变性

基于M元循环移位的MIMO扩频深海水声通信方法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：程琳葛威门伟哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室(哈尔滨工程大学)教育部哈尔滨工程大学水声工程学院中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室清华大学电子工程系

针对传统扩频通信系统速率低，难以广泛应用于水下通信组网的问题，提出一种将M元循环移位(M-ary cyclic shift keying，MCSK)扩频与多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)通信系统相结合的高效水声通信方法，一方面利用M... 详细信息

针对传统扩频通信系统速率低，难以广泛应用于水下通信组网的问题，提出一种将M元循环移位(M-ary cyclic shift keying，MCSK)扩频与多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)通信系统相结合的高效水声通信方法，一方面利用MIMO系统的空分复用增益及MCSK编码增加信息调制维度，进而实现通信速率的显著提升；另一方面，接收端相应提出一种频域相位共轭能量检测算法抑制码间干扰和同信道干扰并进行低复杂度译码，并通过仿真验证其优越性。在南海南沙群岛以北海域开展的2发8收MIMO深海试验中，成功实现了通信距离为10km和20km处通信速率为257.8bps的低误码水声通信，验证了所提方法的有效性和稳健性。

关键词：扩频水声通信 M元循环移位 MIMO 被动相位共轭频域能量检测

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深水油井测试工况下井筒结蜡区域预测方法

石油勘探与开发 2018年第2期45卷 333-338页

作者：高永海刘凯赵欣欣李昊崔燕春辛桂振孙宝江中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室山东青岛266580

针对深水油井测试过程中低温环境容易引起结蜡进而影响测试作业正常进行、增加作业成本和风险的问题,基于深水测试管柱温压场和析蜡条件计算模型,提出了测试管柱内结蜡区域预测方法,并对结蜡区域的影响因素进行了分析。研究表明:结蜡区... 详细信息

针对深水油井测试过程中低温环境容易引起结蜡进而影响测试作业正常进行、增加作业成本和风险的问题,基于深水测试管柱温压场和析蜡条件计算模型,提出了测试管柱内结蜡区域预测方法,并对结蜡区域的影响因素进行了分析。研究表明:结蜡区域随着测试产量的增加而逐渐减小;随着地温梯度降低、水深增加及产出流体含水率降低,发生结蜡的区域会增大;随着地层压力的增加,结蜡区域略有增大;初开井阶段,由于温压场的共同作用,测试管柱内结蜡区域很大;循环测试关井后,随着关井时间的增加,结蜡区域逐渐增大。研究成果可为深水油井测试期间的井筒结蜡预防工作提供指导,以保证测试工作顺利进行。

关键词：深水油气开发油井测试井筒结蜡温度场压力场结蜡区域预测中图

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基于MPC-MRAC的用于子母式AUV投放的子AUV控制算法

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船舶工程 2024年第4期46卷 112-122页

作者：乔文超聂伟民杜选民周胜增温斌荣上海船舶电子设备研究所上海201108 上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

针对水下搜救、水下集群作业等场合对负载能力、响应速度和多体协同的特殊要求,提出一种子母式自主水下航行器(AUV)概念。针对子母式AUV中的子AUV平台进行投放过程设计与分析,并对不同运动模式下的子AUV进行受力分析和建模。根据子AUV... 详细信息

针对水下搜救、水下集群作业等场合对负载能力、响应速度和多体协同的特殊要求,提出一种子母式自主水下航行器(AUV)概念。针对子母式AUV中的子AUV平台进行投放过程设计与分析,并对不同运动模式下的子AUV进行受力分析和建模。根据子AUV运动特性设计一套基于模型预测控制-模型参考自适应控制算法(MPC-MRAC)的子AUV控制算法,并进行仿真。结果显示:该算法具有较快的响应速度和控制稳定性,适用于子AUV投放后的自主运动控制;其响应速度比反演滑模控制算法快42.48%,比比例积分微分(PID)控制算法快87.05%;控制精度比反演滑模控制算法高77.54%,比PID控制算法高76.19%。针对该系统设计制作样机并开展湖上试验,结果表明,子AUV控制算法具有良好的可行性和可靠性,可顺利实现子AUV投放后运行的安全可靠。子AUV在出舱后经过短时间姿态变化,成功与母AUV分离并顺利进行定深任务,最终达到近似等距分布的效果。研究成果可为用于子母式AUV投放的子AUV提供控制算法基础。

关键词：子母式AUV 载荷布放模型参考自适应控制姿态转换控制

基于改进YOLO v7的鲑鱼检测模型轻量化研究

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农业机械学报 2024年

作者：郑荣才谭鼎文徐青陈大勇元轲新南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) 广东海洋大学机械工程学院

为实现水下复杂环境下鲑鱼的快速准确识别，提出一种基于YOLO v7轻量化的鲑鱼检测模型YOLO v7-CSMRep。首先，采用Stem模块合并Backbone层的前4个卷积操作，有效降低了模型的计算量。其次，使用多尺度重参数化（Multi-directional repar... 详细信息

为实现水下复杂环境下鲑鱼的快速准确识别，提出一种基于YOLO v7轻量化的鲑鱼检测模型YOLO v7-CSMRep。首先，采用Stem模块合并Backbone层的前4个卷积操作，有效降低了模型的计算量。其次，使用多尺度重参数化（Multi-directional reparameterization， MRep）模块替代YOLO v7的ELAN和ELAN-H模块，增强了单向特征提取能力，同时大幅减少参数量和计算量。最后，在Backbone层末端集成卷积块注意力模块（Convolutional block attention module， CBAM），提升网络的空间和通道特征提取能力。试验结果表明，改进后的模型体积、参数量和计算量分别降低4.28%、5.29%、31.30%，F1分数、mAP0.5分别提高0.54、0.73个百分点，分别达到93.1%、97.1%，帧率提高15.41%，达到140.8 f/s。对比YOLO v5s、YOLO v6s、YOLO v7、YOLO v7-tiny、YOLO v8s模型，mAP0.5分别提高1.0、2.0、0.7、0.8、1.2个百分点。因此，本文提出的方法能够快速而准确地识别鲑鱼，为深远海养殖生物量监测提供技术支撑。

关键词：深远海养殖鲑鱼检测 YOLO v7 Stem模块多尺度重参数化卷积块注意力模块

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棕榈油基钻井液降滤失剂的研制

钻井液与完井液 2017年第6期34卷 29-34页

作者：张瑞徐加放顾甜甜丁廷稷于政廉李力文罗海中国石油大学(华东)石油工程学院海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室山东青岛266580

棕榈油不仅具有生物降解性强、成本低、环境友好等优点,还具备了油基钻井液基液的基本功能。但由于棕榈油的组分结构与柴油、白油等存在较大区别,目前市场上的降滤失剂不适用于棕榈油基钻井液,因此需要研制适用于棕榈油的降滤失剂。分... 详细信息

棕榈油不仅具有生物降解性强、成本低、环境友好等优点,还具备了油基钻井液基液的基本功能。但由于棕榈油的组分结构与柴油、白油等存在较大区别,目前市场上的降滤失剂不适用于棕榈油基钻井液,因此需要研制适用于棕榈油的降滤失剂。分别采用干法、湿法和酰氯法对棕榈油基钻井液降滤失剂进行制备及优选,并对优选出的降滤失剂进行性能评价。结果表明,用湿法由有机改性剂SAA-6与腐植酸钠通过离子吸附反应得到的降滤失剂FLA效果最好,在棕榈油中的胶体率达到92%,最佳反应条件为95℃、2 h,腐植酸钠与有机物比为5.5。将5%FLA加入到棕榈油基钻井液中,棕榈油基钻井液的API滤失量降为4 m L以下,动切力在8 Pa左右,表现出了良好的降滤失效果,并且加入FLA的棕榈油基钻井液体系的热稳定性良好,抗高温达150℃,高温高压滤失量低于9 m L。通过实验证明,该体系抑制性、润滑性、抗污染性能、保护油气层性能以及生物毒性等能够基本满足现场钻井的需要,为促进棕榈油在钻井液领域的应用提供了实验基础。

关键词：油基钻井液棕榈油降滤失剂腐植酸钠有机改性剂环境保护

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深水气井测试水合物临界沉积粒径及敏感因素

中国石油大学学报（自然科学版） 2018年第6期42卷 161-170页

作者：高永海陈野孟文波张崇崔燕春王金堂孙宝江中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室山东青岛266580 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057

针对水合物颗粒与管壁之间的浸入态与非浸入态两种情况,分析水合物颗粒形成后影响沉积的黏附力和拖曳力因素,建立水合物颗粒沉积过程中的力学模型,在此基础上提出以固固黏附力为主作用力、不发生滚动移除为基本准则的水合物颗粒临界沉... 详细信息

针对水合物颗粒与管壁之间的浸入态与非浸入态两种情况,分析水合物颗粒形成后影响沉积的黏附力和拖曳力因素,建立水合物颗粒沉积过程中的力学模型,在此基础上提出以固固黏附力为主作用力、不发生滚动移除为基本准则的水合物颗粒临界沉积条件判别方法;结合深水气井测试实际工况,分析温度、压力、气相产量、液相产量、流通管径等参数对水合物颗粒移除力矩与黏附力矩的影响。结果表明:水合物颗粒在沉积过程中存在临界粒径,水合物颗粒粒径小于临界粒径时可进一步沉积,否则会在外力作用下被移除;随着温度、气相产量增加,水合物颗粒沉积粒径减小,而压力、液相产量、流通管径增加,水合物颗粒沉积粒径增大;气相产量对水合物临界沉积粒径影响占主导因素。

关键词：深水气井测试水合物颗粒受力分析临界沉积粒径

基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号多维参数估计

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兵工学报 2024年第2期45卷 454-465页

作者：王哲睿王燕王逸林梁国龙哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学海洋信息获取与安全工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号... 详细信息

针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号在时频域分布的差异,通过迭代去噪法与连通域方法,对噪声进行抑制并平滑每跳的能量分布;采用复声强法对短时互谱矩阵进行处理,得到清晰稳定的跳频信号空时频分布;提取空时频分布的脊线并利用Haar小波变换对脊线进行奇异点检测,估计出信号的多维参数。仿真和水池试验结果表明,当信噪比大于-5 dB时,所提方法得到的参数估计归一化均方根误差小于0.05。

关键词：单矢量水听器时频声强法空时频分布多维参数估计跳频信号

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