多传感器数据融合并行处理方法研究

首先介绍了多传感器数据融合并行技术发展现状,分析了影响多传感器数据融合处理并行化的主要难点,在此基础上提出了一种基于数据空间独立划分的并行数据融合理论框架,并基于该框架给出了一种数据空间的近邻聚类非规则区域＂软＂划分方法,将融合计算自适应地分解成多个独立子任务,均衡地分发到各计算节点自治计算。该方法能较好克服并行数据融合中数据耦合、共享同步等技术问题,提升数据和计算空间并行度,具有良好的并行扩展性。试验结果表明了所提出方法的有效性。     

多航向传感器信息融合与容错联邦卡尔曼滤波器在舰艇综合导航系统中的应用

不同的航向确定方法呈现不同的误差特性,通过多航向传感器的信息融合能够获得更稳定、准确的航向测量。本文提出了一种包含多个航向传感器数据融合和故障容错联邦卡尔曼滤波器的组合导航方法。该方法能够实现多个航向传感器的数据融合,同时还能实现传感器的在线故障检测和实时容错。首先基于输出误差协方差的权值法对航向测量进行最优融合,然后基于状态卡方和残差卡方设计了一个容错联邦卡尔曼滤波器,该滤波器能够检测并隔离故障的航向传感器。实测数据试验表明,该方法能够达到预期的舰艇组合导航系统的故障容错性能。     

基于电子海图的无人艇集群区域覆盖路径规划

[目的]针对无人艇（ASV）集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统（ECDIS）的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮盘选择法的区域划分方法,解决基于初始位置的区域划分方法区域划分不规则的问题,实现在栅格地图中对无人艇集群覆盖子区域的合理划分。最后,构建一种基于模板法的区域覆盖路径规划方法,解决生成树覆盖方法路径转弯数量较多的问题。[结果]搭建基于ECDIS的无人艇集群人机交互仿真平台,验证所提基于轮盘法和模板法的区域覆盖路径规划方法对优化规划路径转弯数量的有效性。[结论]采用所提基ECDIS的无人艇集群区域覆盖路径规划方法,实现多无人艇对海上目标任务区域的覆盖路径规划。     

基于DSP的波束形成算法并行实现方法研究

分别以延时求和波束形成和频域相移波束形成为例,讨论了基于DSP系统的不同波束形成方法下任务的并行划分,并在基于TMS320C6416的分布式硬件处理板上对两种方法进行了仿真和实现,对其性能进行了分析和比较。     

基于改进支持向量机的船舶电力系统稳定性容错控制研究

为了提高船舶电力系统控制稳定性,提出基于改进支持向量机的,船舶电力系统稳定性容错控制方法。在传统支持向量机的基础上添加SVM分类策函数,生成电磁波最优超平面,对电磁波进行微观划分,引入模糊控制思想,建立模糊控制PID控制器,将划分后的电磁波作为PID控制器输入值,利用控制器模糊传递函数,提取电力系统控制输出值,建立PSO-LSSVM电力系统无线传感路径,通过传输节点,将控制输出值传输到电力系统指令层,实现船舶电力系统稳定性容错控制。实验数据表明,该控制方法对电力系统正向电流控制稳定性提高了16%,反向电流控制稳定性提高了22%,具有鲜明优势性。     

船舶管理中基于负载平衡的并行FP-growth算法研究

船舶行业数据增长十分迅速,深度挖掘蕴含在大数据中的相关信息,可以有效加强船舶运营的精准化、高效化管理。本文提出一种基于负载平衡的并行FP-growth数据挖掘算法(BPFP-growth)。该算法通过赋予项目TID的方式,对项集树的存储方式进行了改进,基于镜像重构与负载因子完成数据的并行分组,在各自并行分区节点完成相应分组子集的频繁项集的挖掘,通过并集完成全部频繁项集的求解。实验表明,该算法具有较好的可并行性和可扩展性,能够有效实现船舶管理、资源配置等数据的挖掘,进行精准管理,优化资源配置,促进船舶行业高质量发展。     

基于云计算的未来海洋信息系统分析

现代船舶在执行各种任务时多用到海洋地理位置信息,地理位置信息的来源多种多样,如遥感卫星信息数据、雷达探测系统的地理信息数据及红外探测系统的信息数据。海洋信息数据量庞大,如何能对信息进行快速的查询及分析是未来船舶任务执行能否成功的关键,传统基于单中心的数据查询法已经越来越不能满足要求。本文在研究现有云计算及模型的基础上,提出一种并行化的未来海洋信息数据处理索引查询方法,最后给出算法的详细实现。     

一种新型集成智能传感器的容错控制方法

提出了一种传感器容错控制新方案。该方案融合了神经网络、模糊逻辑、自适应预测、系统结构分析与容错控制技术，解决了传统容借控制系统不能对复杂系统进行有效控制的问题。采用该方法对一传统容错控制系统进行了仿真，证明了具有比原系统更加优越的性能。     

基于萤火虫算法的船舶交通数据并行调度方法

针对传统的舰船交通数据并行调度方法效率低的情况,提出基于萤火虫算法的船舶交通数据并行调度方法。以舰船调度时间为出发点,确定调度目标,并引入不确定因子,对舰船调度中的不确定因素进行处理,在此基础上,生成船舶交通数据并行调度规则,使所有船舶按照该规则进行调度,并考虑到存在大船和小船的情况,设置时间权参数,保证大船与小船同时到岗时,大船优先被调度,以此实现舰船交通数据并行调度。实验对比结果表明,此次设计的基于萤火虫算法的船舶交通数据并行调度方法比传统的调度方法效率高,具有一定的实际应用意义。     

基于PVM的数据融合并行任务调度

根据多信息源、多平台数据融合算法特点，将数据融合与并行处理技术相结合，设计了基于PVM集群的多任务并行调度，提出了两层调度和主动报告的并行任务调度策略，并给出了数据融合并行任务调度映射和软件实现流程，在集群计算机系统上实现了数据融合的实时大容量并行处理。在系统仿真测试中获得了较高的加速比和系统效率，有较好的实用价值和应用前景。     

云环境下舰船周期性任务容错调度算法

任务容错调度算法是保证舰船周期性任务完成的基础,针对舰船周期性任务容错调度算法存在效率低等问题,设计了一种云环境下舰船周期性任务容错调度算法。首先对舰船周期性任务容错调度算法的研究现状和云环境的工作模式进行分析,然后建立舰船周期性任务容错调度的数学模型,并采用组合的群智能优化算法对舰船周期性任务容错调度数学模型进行求解,找到舰船周期性任务容错调度方案。仿真测试结果表明,本文算法不但加快了舰船周期性任务容错调度方案的搜索速度,而且得到的舰船周期性任务容错调度方案要优于对比算法。     

面向智能船舶的容错卡尔曼融合估计方法

针对智能船舶多传感器系统因未知海洋环境干扰和设备间干扰等因素导致的一个或数个传感器产生随机间歇性故障从而导致融合估计结果出现偏差甚至失真的问题,设计1种基于四分位滤波的容错方法,并针对该方法导致的观测时滞问题设计1种预报方法,提前预报观测值,进而抵消容错方法导致的时滞问题。此外,针对多传感器之间的互协方差难以准确估计的问题,采用CI融合估计方法进行融合估计。为验证算法的有效性和融合估计的精度,对带有间歇性故障的两传感器系统进行仿真试验,并与按矩阵、按对角阵和按标量3种分布式融合估计方法得到的结果进行对比。4种方法的均方误差系数大小对比结果显示,对于带间歇性故障的多传感器系统,设计的融合滤波不仅具有鲁棒性,而且具有较高的融合精度。     

船舶动态吃水检测中基于数据处理的关键技术研究

通过船舶吃水检测获取到的数据可以有效检测船舶超载以及船舶变形情况,是保证船舶安全行驶的重要技术手段。本文首先设计船舶动态吃水检测系统,划分系统功能,然后对获取的船舶异常数据进行中值滤波,并对点云数据进行处理,实现了多船并行通过检测区域的数据分割。     

基于预先分类的分布式水下网络空间多维数据并行调度方法

水下网络数据调度方法存在网络空间多维数据调度策略异常、交互资源槽分布调度存在资源均衡分布异常的状况,导致数据交互调度能力下降,数据间交互延迟增大,多维数据类别化调度准确率受到影响。针对问题提出基于预先分类的分布式水下网络空间多维数据并行调度方法,首先,对调度数据类别进行资源槽的类别优化处理,通过引入资源槽与分类调度算法,理顺资源槽交互类别数据集;接着对网络空间多维数据进行调度逻辑的计算,根据网络数据传输特点,引入多维数据分布式云并行调度算法,对网络空间中的并行数据流进行优化,实现多维数据的并行调度;最后,通过设计1 000～2 000组的实验数据,对提出方法的可行性进行证明,证明方法具有可行性高、数据并行调度效率高、稳定好的特点。     

基于空间系统的区域划分设计

为解决传统的以二维表述为主的船舶区域划分设计存在的详细设计与生产设计联动不顺畅的问题,开展了基于空间系统的区域划分设计研究。在三维设计平台3DEXPERIENCE的空间系统中进行区域划分设计,通过该软件中的3个模块实现三维仿真具现化,其中：Structure Design模块用于创建物理产品,以支撑区域空间划分设计;Part Design Essentials模块可直接绘制或间接创建多个实体,分别描述各类区域空间;Space Allocation模块用于将实体模型转换成目标区域空间模型。研究表明,采用该区域划分设计,由于区域与船体和舾装件共用同一个空间系统,能优化图纸质量,有效避免舾装件干涉,进而降低各系统设计员设计工作的误差率。     

基于DSP并行结构的二叉树SVM多分类器

目前SVM多类分类方法在模式识别领域得到了广泛使用。为了满足识别系统对完成多分类任务的实时性要求,研究了基于二叉树的SVM多类分类算法的实时实现。结合具体的硬件实现,提出了将一棵二叉树分解为几棵二叉树的并行方法。给出了基于TMS320C6711DSPs的并行实时实现方案,即用每一个DSP芯片完成一棵二叉树SVM的运算任务。并对接口电路设计和程序流程进行了阐述。该实现方法具有较好的快速性和可扩展性,可以应用于实时性要求较高和分类数目多的系统。     

基于云计算的船舶大数据并行调度算法研究

港口对大量船舶进行同时调度时,需要计算非常庞大的数据,传统船舶调度算法很难在短时间内完成计算工作,为此提出基于云计算的船舶大数据并行调度算法研究。建立云计算体系与大数据信息的并行调度框架,完成船舶大数据并行调度计算;采用SQL语言对并行调度核心步骤进行编写,将云计算结果导入并行调度算法体系中,实现船舶大数据并行调度计算。实验数据表明,设计的并行调度算法能较传统计算效率提高37.1%,并短时间内完成所需的计算任务,提高船舶的调度效率。     

河道二维水沙数学模型并行计算技术研究

在对串行源代码的优化、分析的基础上,提出了一种新的并行求解代数方程组的方法,该方法通过对TDMA(Tri-Diagonal Matrix Algorithm)算法的改造,可以同时将方程组系数计算及求解方程组并行化,并基于MPI编程模型完成了TK-2DC软件并行源代码的开发工作。该并行程序在长江中游戴家洲水道和牯牛沙水道航道治理工程中得到了较好的应用。在联想深腾1800集群系统的16个CPU上对并行程序的测试结果表明,并行加速比可以达到4.98,优于传统的分块算法。     

采样时间序列的故障数据检测与滑动容错滤波

在导出采样时间序列数据滑动LS滤波的基础上，建立了一组简洁的故障数据检测与修复算法，并将故障数据修复与滤波估计相结合，构造了对突发性故障数据有良好容错能力的滑动容错滤波算法。仿真计算证实，该方法有效、可靠。     

互操作性与传感器信息融合（二）

4数据链形成一个层次 前文中从两个不同的观点讨论了数据链。首先，它们被描述成对等单元之间有效的广播通信方式；其次，它们被描述成可以使相似配置的分布式传感器融合处理实现并行，并执行公共航迹划分的方法。现在考虑第三个特征：数据链允许传感器融合功能(例如将拦截航迹关联到发射器航迹)在参与者之间分布。首先将数据链看作是，