船舶导航雷达目标自动检测算法研究

提出一种新模型,该模型将每个雷达距离频谱的最佳估计转换为多个目标的航向,同时还提出了一种基于雷达距离方程的功率距离频谱(距离频段)预测方法,设计使用连续波雷达系统的船舶目标检测的分析模型,经过分析和验证,该方法具有较好的信号/噪声比(SNR)。为了验证本文提出方法的有效性,本文构建模拟场景,分别采用波动目标和非波动目标,验证在噪声干扰情况下,该方法的目标检测精度。实验结果证明,该方法在实现较高目标检测精度的同时,能够有效减少目标误报的概率。     

基于AR模型的水下目标检测方法

本文提出了一种基于AR模型的水下目标检测方法。该方法对预先获得的环境噪声信号建立AR模型并求解其参数,对采集到的可疑信号以相同的阶数建立AR模型并求其参数。通过比较噪声模型系数和被测目标信号模型系数的差异来判断是否有目标存在。用该方法对模拟舰船信号、舰船模型信号和海试实测数据进行了分析并与能量检测器的结果进行了比较,结果表明该方法与能量检测器的性能相差不大,可以在较低的信噪比下检测出目标信号。     

基于改进模糊Petri网的航空保障系统易损性评估

提出一种基于改进模糊Petri网(FPN)的系统易损性评估模型.该模型在传统FPN基础上结合一种改进的粒子群优化算法,既能够模拟系统复杂的逻辑关系,又能够更方便地通过训练样本来确定系统中大量未知参数,摆脱对专家经验的依赖,具有优良的收敛性能.针对大型载机舰船航空保障系统的特性,建立了基于改进FPN的航保系统易损性评估模型.算例表明该方法比传统损伤树法更合理、全面,可推广用于舰船复杂系统易损性评估.     

被动多传感器改进交互多模型粒子滤波算法

将改进的粒子滤波算法即基于均匀重采样的粒子滤波(AUPF)与交互式多模型算法(IMM)相结合,提出交互式多模型均匀重采样粒子滤波算法(IMM-AUPF),并将其应用于被动多传感器的机动目标跟踪中。均匀重采样粒子滤波在标准粒子滤波的基础上通过改进重采样过程,在解决粒子退化问题的同时,增加了粒子的多样性,提高了滤波性能。在多模型中应用均匀重采样粒子滤波,提高被动多传感器系统的机动目标跟踪精度。将该方法与交互式多模型粒子滤波算法(IMM-PF)进行仿真对比,结果表明该方法具有更好的跟踪性能。     

一种基于船舶辐射噪声信号改进Mel倒谱系数的目标识别方法

基于船舶辐射噪声信号Mel频率倒谱系数(MFCC)的目标类型识别是目前研究的一个热点。现有方法虽然在无噪声环境下具有较好的识别效果,但是在信噪比较低时其识别效果较差。基于此,文章提出了一种改进的提取MFCC特征参数的船舶目标识别方法,该方法在船舶辐射噪声信号的预处理阶段采用多正弦窗来代替传统使用的Hamming窗进行多窗频谱估计,经过计算得到改进的MFCC参数。试验结果表明,相比传统方法提取的MFCC参数,使用该方法提取的MFCC参数分别在不同信噪比的高斯白噪声干扰下,在BP神经网络分类器中的识别率更高,抗噪声的鲁棒性和稳定性更好。     

一种基于目标检测系统的位移量补偿装置

为了改进目标检测系统并克服其在环境变化下的缺陷,设计开发一种基于目标检测系统的位移量补偿装置。该装置主要由倾角传感器、机器学习模型单元、可编程逻辑控制器（PLC）等组成。该装置利用倾角传感器获取小车架和吊具的倾斜角度,并从轨道吊的历史数据中提取特征数据用于机器学习模型的建立。通过该模型的计算能够准确确定小车架的补偿位移量,并通过PLC控制来修正小车架和吊具的位移,从而使集装箱能够更加整齐地堆叠。实测结果表明,该装置在复杂环境中具有较高的稳定性,不仅能够提高轨道吊集装箱自动堆叠的质量,并且能够对吊具或小车架过度倾斜等情况及时发出警告。     

基于多源异构数据融合的船舶目标检测与跟踪技术研究

随着内河船舶通航密度加大,面向水上船舶智能化安全监管,提出了一种多源异构传感器融合的船舶目标检测及动态跟踪方法,重点分析了图像目标检测和多源数据融合算法。针对图像目标检测,提出了基于边缘检测的三帧差分法与基于混合高斯背景减除法相结合的船舶视频目标检测算法;针对多源异构数据融合,优化了一种正态性隶属度函数计算模糊矩阵的方法,实现了在动态视频修正下的激光点云数据与AIS数据的船舶轨迹特征融合,并通过空间矩阵变换实现投影到同一坐标系,最后利用卡尔曼滤波算法实现了目标的动态跟踪。通过该方法研发了一套基于多传感器融合的船舶态势主动式智能感知系统,经系统分析,该方法比传统人工检测及单一监测手段都具有更好的环境适用性和检测精度。     

基于实测噪声信号的舰船辐射噪声重构

为得到逼真的舰船辐射噪声的仿真数据,通过对实测噪声数据作谱估计得到其频谱特性,同时提出了一种基于实测舰船辐射噪声信号来实现舰船辐射噪声线谱与连续谱同时重构的方法,即利用窗函数法设计出一个具有与其频谱特性相一致的特定幅频响应的FIR滤波器,再将高斯白噪声通过该FIR滤波器实现舰船辐射噪声信号重构.仿真结果表明,该方法能够较真实地重构舰船辐射噪声.其结果可作为半实物仿真试验信号源.     

一种基于位置误差检测门限的机动目标跟踪算法

文章针对交互多模型算法（IMM）运算量大、模型集设定偏离真实目标机动轨迹等情况,通过将变结构交互多模型算法（VSMM）的机动检测准则进行改进,提出了一种基于位置误差检测门限的VSMM算法。通过将两种算法的跟踪效果进行仿真对比,结果说明文章所提算法能够较为有效地改善对机动目标的跟踪情况,具有一定的理论价值。     

一种基于BP神经网络的机动目标跟踪算法

交互式多模型（IMM）算法是一种可以有效跟踪机动目标的滤波算法,针对其跟踪精度和计算量在很大程度上受制于模型选择和转移概率确定的问题,提出了一种利用BP神经网络修正子模型滤波结果的改进IMM算法。仿真实验表明,该方法可以使IMM算法的收敛速度加快,收敛精度提高,改善了跟踪性能,具有一定理论指导意义。     

船舶柴油机调速器参数整定的多目标优化和多属性决策研究

综合考虑系统在输入阶跃扰动和负荷扰动两个工况时的超调量、稳定时间和ITAE指标，研究了PID控制器参数寻优的问题。采用多目标遗传算法求出Pareto最优解，使用信息熵法和逼近理想解的排序方法（TOPSIS）对Pareto最优解给出了排序。计算了一艘水面船舶柴油机调速器控制的数值算例，结果表明本文方法有效，所设计的PID性能优异，可以工程实际应用。     

一种改进的海洋平台结构损伤诊断方法研究(英文)

In the exploitation of ocean oil and gas, many offshore structures may be damaged due to the severe environment, so an effective method of diagnosing structural damage is urgently needed to locate the damage and evaluate its severity. Genetic algorithms have become some of the most important global optimization tools and been widely used in many fields in recent years because of their simple operation and strong robustness. Based on the natural frequencies and mode shapes of the structure, the damage diagnosis of a jacket offshore platform is attributed to an optimization problem and studied by using a genetic algorithm. According to the principle that the structural stiffness of a certain direction can be greatly affected only when the brace bar in the corresponding direction is damaged, an improved objective function was proposed in this paper targeting measurement noise and the characteristics of modal identification for offshore platforms. This function can be used as fitness function of a genetic algorithm, and both numerical simulation and physical model test results show that the improved method may locate the structural damage and evaluate the severity of a jacket offshore platform satisfactorily while improving the robustness of evolutionary searching and the reliability of damage diagnosis.     

基于多目标遗传算法舵鳍联合减摇系统能量优化研究（英文）

Energy optimization is one of the key problems for ship roll reduction systems in the last decade. According to the nonlinear characteristics of ship motion, the four degrees of freedom nonlinear model of Fin/Rudder roll stabilization can be established. This paper analyzes energy consumption caused by overcoming the resistance and the yaw, which is added to the fin/rudder roll stabilization system as new performance index. In order to achieve the purpose of the roll reduction, ship course keeping and energy optimization, the self-tuning PID controller based on the multi-objective genetic algorithm(MOGA) method is used to optimize performance index. In addition, random weight coefficient is adopted to build a multi-objective genetic algorithm optimization model. The objective function is improved so that the objective function can be normalized to a constant level. Simulation results showed that the control method based on MOGA, compared with the traditional control method, not only improves the efficiency of roll stabilization and yaw control precision, but also optimizes the energy of the system. The proposed methodology can get a better performance at different sea states.     

基于量子天牛群算法的高桩码头横向排架结构损伤识别

针对高桩码头损伤识别问题,引入量子行为优化天牛群(BSO)算法,利用结构模态参数(固有频率和振型)的差别构造目标函数,提出了一种基于量子天牛群(QBSO)算法的损伤识别方法。采用所提方法对一高桩码头模型单直桩、单叉桩的单损伤,双直桩、双叉桩、直桩+叉桩的双损伤进行了计算,并与天牛群(BSO)算法与粒子群(PSO)算法进行对比;对振型添加噪声后单叉桩的单损伤进行了计算。结果表明:所提方法计算效率高、收敛速度快,具有较强的稳定性和抗噪性,能够快速精准地识别出损伤位置与损伤程度。     

船舶初步设计的多目标优化研究(英文)

提出了应用于船舶初步设计的多目标优化策略和决策方法.详细介绍了集成模型分析和优化算法的多目标优化求解思路,并使用改进的非支配排序遗传算法获取优化问题的Pareto解集.针对多目标优化问题中各子目标之间存在相互冲突、不能同时达到最优的特性,采用多属性决策理论对设计空间进行计算分析,找出.Pareto前沿面上的最优解.以散货船的初步设计为实例,对多目标优化策略和决策方法进行了验证分析.结果表明优化策略和决策方法不仅是可靠的、实用的,而且能广泛应用于各类船舶初步设计的优化与决策分析中.该文为船舶的初步设计提供了一条新途径.     

船舶结构腐蚀检测与腐蚀模型不确定性及其更新

针对经典的概率论不能有效地处理无损检测中检测概率的参数不确定性问题,提出了定量分析检测概率参数不确定性问题的贝叶斯方法,并以威布尔分布形式的检测概率为例,推导了量化参数不确定性的放大系数的计算公式.针对传统的数据分析法及专家判断法不能分析模型不确定性更新问题,本文基于无损检测信息,采用贝叶斯更新方法量化了检测概率分布函数的统计模型不确定性,得到了检测概率统计模型权重的后验概率及相应的分布参数的后验概率密度函数.最后提出了分析船体结构腐蚀多层次模型不确定性问题的全概率模型法,并用算例证明了文中所提方法的有效性.     

A method for structural damage detection considering scour depth under the pile-soil interaction

The structure of an offshore wind turbine accumulates damage during its service life, while its surrounding soil is continually scoured. However, the existing damage detection technique based on structural mode ignores scouring, which will cause damage misjudgment in engineering application. Therefore, the effect of scour depth on structural damage detection need to be studied urgently. In this paper, the pile and its surrounding soil are constructed into a vibration system, and the change of soil constraint state caused by scouring is reflected in structural mode. Based on that, a new structural damage detection method considering the pile-soil interaction is developed, which is suitable for engineering reality. Then, from a comparison between the calculated result and preset damage in the numerical simulations and model experiments, the proposed method is validated. The results show that the interference factors caused by scouring increase with the increase of scour depth, which causes the deterioration of damage identification effects gradually, and even masks the preset damage in the end. Finally, an optimized FE model based on the actual scour depth is presented, which reduces the number of interference factors and improves the effect of damage detection significantly.     

鱼雷武器系统论证方案的模糊多目标生成与优选方法

鱼雷武器系统论证方案的生成、评价与优选问题是武器装备研制论证中的重要内容。在分析目前鱼雷武器系统论证方案分析方法优长的基础上,构建了鱼雷武器系统多目标优化模型,提出了鱼雷武器系统论证方案的模糊多目标生成方法,并建立了不完全偏好信息的鱼雷武器系统论证方案模糊多目标评价与优选模型。实例分析说明本文模型与方法是有效的,可为鱼雷武器装备研制论证问题提供辅助决策方法和智力支持。     

战场抢修多目标多分队调度优化研究

基于多目标的战场抢修分队调度优化问题一直以来是装备指挥管理部门关注的问题之一.通过约束转换,确立了采用遗传算法进行多目标优化调度的模型,并详细地说明了遗传操作方法的设计,实例验证了遗传算法在多目标多分队调度问题处理过程中的有效性.     

改进差分进化算法在舰船电力系统网络重构中的应用

针对舰船电力系统的网络重构,建立了以负载恢复量、开关操作数和发电机效率均衡为多优化目标的舰船电力系统故障恢复模型,提出了一种带自适应离散断点算子和动态变异、交叉因子的改进离散差分进化算法进行求解。改进后的算法能有效地提高收敛速度,并克服传统差分进化算法收敛精度不高、易陷入局部最优的问题。舰船电力系统网络故障恢复算例表明,该方法能获得更好的系统重构方案,并具有较好的优化性能。