铁路隧道超前地质预报信息化管理系统研究

根据隧道超前地质预报工作信息化管理要求及业务需求,研发铁路隧道超前地质预报信息化管理系统,实现对超前地质预报工作流程、内容、质量等全过程管控;系统包括单项超前地质预报成果和综合超前地质预报成果的管理与分析、临近及延误提醒、地质风险预警等功能,实现地质预报信息在隧道工程建设参建各方的实时共享。该系统在西安—银川高铁、西安—十堰高铁、西安—延安高铁等多条长大干线中进行应用,实现了隧道超前地质预报成果共享和参建各方对预报工作的高效管控,提高了超前地质预报工作的信息化程度,缩短预报成果流转时间,满足预报成果的时效性要求。     

基于船舶轨迹挖掘的海上航路网络构建方法

海上航路网络是船舶海上交通活动特征的时空表征,也是船舶航路规划、行为辨识、轨迹预测的重要基础。海量的船舶历史轨迹数据为自动提取海上航路网络提供了基础数据,但受轨迹数据噪声和密度分布不均匀的影响,传统航路网络自动提取方法存在网络节点识别准确性差、网络边连接错误率高等问题。针对上述问题,研究了1种基于船舶轨迹时空特征挖掘的海上航路网络自动构建方法。定义了海上航路网络的3种航路点类型,即停留点、出入点和航路转向点,设计了基于轨迹时空特征的航路点提取方法;提出了基于累计转向特征的航路转向点过滤策略,可有效去除船舶避碰、船舶徘徊等局部活动产生的非航路转向点;根据不同种类航路点的分布特征,综合利用DBSCAN聚类算法和凸包算法从航路点集合中提取和生成航路网络节点集合;定义了航路网络节点的有效连接规则,从原始轨迹中提取航路网络节点之间的轨迹簇,根据轨迹簇的统计特征生成航路网络节点之间的有向加权边,形成有向加权的海上航路网络。以珠江口水域为实验区域,对所提方法进行有效性验证,结果表明：所提方法可提取71个3类航路网络节点和200条航路路线;航路网络节点识别准确率与误识别率分别为86.42%和1.23%...     

地质雷达在高速公路隧道地质超前预报中的应用

为了降低高速公路隧道施工过程中,地质问题引发的突发性事故的发生率,对地质雷达探测原理进行阐释,对地质雷达使用的优势和劣势进行分析,并提出地质雷达使用流程的优化方式,以期更好地发挥质雷达探测技术在公路隧道地质超前预报方面的作用,推动高速公路隧道建设顺利开展。     

长大隧道中涌(突)水处理施工技术

铁峰山隧道部分地段含水丰富,部分地段突水、突泥现象严重,针对此情况,施工过程中采用TSP-203物探与超前地质钻探相结合的超前地质预报方案进行地质预报,对于不同的出水方式分别采用裂隙出水点注浆与溶洞涌水注浆的施工方案,介绍了相关的工艺流程、关键技术和注意事项,对今后类似隧道工程施工有借鉴意义。     

机械手的轨迹规划算法研究

为了防止机械手从静止状态突然加、减速对设备造成损害,需要对机械手末端的位置和姿态进行规划。针对此问题,基于特殊正交群上的测地线方程,提出一种规划机械手在每个检测点的位置和姿态的算法,实现机械手末端沿检测轨迹均匀加、减速。利用图灵TKB070S机械手开展机械手平台运动试验,验证了算法的有效性。     

水面无人艇单目视觉伺服自主控制研究综述

单目视觉伺服采用相机模仿人眼视觉功能,感知周围环境和测量运动状态,是提高无人艇航行感知与控制自主性的重要手段。首先,从基本原理出发,简述视觉伺服技术分类、相机透视投影原理和无人艇运动数学模型,为文献综述分析提供框架基础。然后,根据任务复杂度,依次综述单目视觉伺服在无人艇航向控制、镇定控制、轨迹跟踪控制和集群控制等典型应用场景下的研究进展和挑战。最后,系统性地总结无人艇单目视觉伺服自主控制的潜在研究方向和发展趋势。     

实船航速预报技术研究

本文通过对船模试验和实船试航资料的整理、分析和研究,提供了各类相关因素及图表,可较准确地预报船航速。文中还提出了一种新型的航速预报方法－－（ＣＡＤ,φｎ）法,可改善航速预报精度。     

综合地质超前预报系统及其在将军沟隧道工程中的应用分析

深埋长大隧道工程地质条件复杂多变,盲目施工易造成突水、突泥和塌方等安全事故。对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的关键技术。在连霍高速将军沟隧道施工中,引进TSP203隧道地质超前预报系统、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报,可以有效的提高对不良地质体的预报效果,通过预报结果与实际揭露的对比分析,其预测精度达到95%以上,有效地指导了隧道的安全施工,可为同类工程提供技术资料和经验借鉴。     

基于约束模型试验的无人帆船速度预报

小型无人帆船在海洋观测领域具有广泛应用前景,而速度极曲线图是无人帆船设计和应用的重要基础。针对一条小型无人帆船的风帆选型问题,采用约束模型试验方法建立了4自由度动力学方程,并借助静态速度预报程序VPP获得了完整的速度极曲线图。基于不同方案的速度极曲线对比,实现了风帆选型的设计目标。为小型无人帆船的速度预报提供了适用的技术手段,对小型无人帆船的设计评估和设计优化具有重要借鉴意义。     

多无人水面船分布式自适应协调跟踪控制

针对多无人水面船(Unmanned Surface Vessel, USV)协调轨迹跟踪控制问题,基于仅邻近USV可以通信的无向连通通信拓扑,提出分布式自适应协调跟踪控制。使用领航者跟随协调策略,引入虚拟领航者,考虑仅虚拟领航者已知期望轨迹和目标速度的情况,通过获取邻居的实时位置和速度信息,计算每艘USV在团队中的实时期望位置和速度,从而定义聚合跟踪误差。基于聚合跟踪误差建立轨迹跟踪误差系统数学模型,使用自适应项补偿外界环境干扰,提出分布式自适应协调跟踪控制算法。基于Lyapunov稳定性理论,论证聚合跟踪误差收敛,进而得到跟随者相对于期望位置的跟踪误差、速度误差均有界并渐进收敛到零,最后仿真验证理论结果。