基于秩最小化矩阵去噪的船舶轨迹重构方法

针对船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)在实际应用中存在错误数据频发、数据丢包等问题，本文提出一种基于秩最小化矩阵去噪的船舶轨迹重构方法，利用去噪实现轨迹重构，同时，实现对轨迹的去噪和缺失补全。该方法通过线性插值实现经度对齐，将轨迹数据转化为轨迹矩阵，从而补全轨迹中的缺失值。由于补全结果存在非常大的误差，因此，引入 PLR(Patch-Based Low-Rank Minimization)算法去噪，消除误差。同时，为进一步提升补全效果，通 过2D-VMD(Two-Dimensional Variational Mode Decomposition)算法将矩阵分解为不同频率的IMF (Intrinsic Mode Function)，并分别进行PLR去噪，合并去噪结果，得到最终重构后轨迹。本文以长江武汉段水域船舶AIS轨迹为研究对象，通过实验证明该方法在不同缺失比例以及随机缺失和连续缺失两种情境下具有鲁棒性和较强的稳定性；并与 HALRTC(High-Accuracy Low-Rank Tensor Completion)、TRMF(Temporal Regularized Matrix Factorization)等方法进行比较，结果表明， 该方法相较于HALRTC等方法具有更高的精度，并在高损失率下表现出较好的重构效果。     

盾构机纠偏线路设计

为了控制盾构机按照隧道设计轴线掘进,当盾构机实际位置与设计轴线偏差过大时,需要进行纠偏。为防止纠偏过度产生蛇形掘进,就要设计最优的纠偏曲线。对纠偏曲线设计的约束条件进行分析,通过推导建立了纠偏曲线模型。     

基于轨迹数据的共享电动自行车逆行风险行为影响因素研究

为改善电动自行车带来的交通安全问题,研究逆行风险行为与其影响因素间的相关关系。基于长沙市芙蓉区共享电动自行车GPS轨迹数据,实现逆行行为的精准识别,采用机器学习CatBoost模型与SHAP可解释机器学习框架,从道路条件、交通状态、土地利用性质等方面开展逆行行为影响要素挖掘及作用解析。研究结果表明：CatBoost模型能够有效预测路段逆行频次并提取逆行行为的重要影响因素,主要包括出行时段、公共交通设施、土地利用性质、道路条件及交通状态等;从出行时段来看,工作日、早晚高峰时段更容易发生逆行;从公共交通设施与土地利用性质来看,道路周围公交站地铁站出口数量及餐饮、公司、购物等设施数量与逆行频次呈现非线性影响关系,在一定范围内设施数量与逆行行为存在正影响作用;从道路条件来看,过街通道间距在50~400 m时不易发生逆行,在非机动车道无物理隔离设施或过街通道间距在400~600 m时容易发生逆行,间距大于600 m时作用不稳定;从路段机非分隔形式来看,护栏分隔的逆行概率较低,绿化带分隔的逆行概率较高;从交通状态来看,当骑行速度、加速度较低或较高时与逆行行为负相关,当骑行速度在6~16 km·h^-1及加速度在0.3~1.0 m·s^-2时与逆行行为正相关。研究成果可为共享电动自行车风险骑行行为辨识、非机动车交通安全管理提供有效的技术支持。     

基于OILMAP的中国舟山港溢油管理系统

介绍了基于美国ASA（Applied Science Associates,Inc.）公司的用于预测海水或淡水中溢油的轨迹和归宿的软件OILMAP建立的“中国舟山港溢油模拟信息系统”的组成、功能和特点，并用实例说明了其使用方法。     

内河船舶避碰路径优化研究

内河船舶碰撞事故导致重大生命及财产损失，已经引起人们的高度关注．提出一种内河船舶自动避碰路径优化的研究方法，建立了内河船舶操纵运动数学模型，将遗传算法运用到内河船舶避碰路径选优中，提出内河船舶避碰路径优化准则，并构建一种考虑内河航道中运动船舶及障碍物的适应度函数．优化结果表明了本方法的可行性。     

利用激光点云的城市无人驾驶路径规划算法

为了解决随机采样算法受感知环境不确定性影响下的弱鲁棒性以及弱可靠性问题，采用一种基于激光空间势场的渐优随机采样算法框架来设计符合无人驾驶需要的规划算法。针对感知环境的不确定性，首先基于势场原理与激光障碍物点云构建一个融入了斥力场的规划空间，解决激光障碍物提取中的过分割等问题。其次，利用规划空间来处理随机采样算法中的采样策略、最优母节点选取策略、修剪策略以及最终路径选择策略。再次，在算法中加入了Anytime策略来提高优化解的利用率，使得算法的计算效率满足无人驾驶实时性的要求。同时，为了保证无人驾驶中规划路径的鲁棒性与可靠性，创建了一个综合5重因素的代价函数来选择最优路径，并根据不同的无人驾驶场景来调整相对应的参数；最后在城市测试道路上进行了实地测试。结果表明：设计的算法框架能够适应最高时速40 km·h^-1的城区驾驶环境，并能完成跟驰、换道、融入以及静动态障碍物的避障决策。在与SST算法的对比试验中，所提出的算法在各个试验中的轨迹、方向盘转角以及速度的平滑性都优于SST算法，其轨迹与障碍物的距离也优于SST算法。     

Design of robust-stable and quadratic finite-horizon optimal controllers with low trajectory sensitivity for uncertain active suspension systems

This paper presents a design method for designing the robust-stable and quadratic-finite-horizon-optimal controllers of uncertain active suspension systems. The method integrates a robust stabilisability condition, the orthogonal functions approach (OFA) and the hybrid Taguchi-genetic algorithm (HTGA). Using the integrative computational method, a robust-stable and quadratic-finite-horizon-optimal controller with low-trajectory sensitivity can be obtained such that (i) the active suspension system with elemental parametric uncertainties is stabilised and (ii) a quadratic-finite-horizon-integral performance index including a quadratic trajectory sensitivity term for the nominal active suspension system is minimised. The robust stabilisability condition is proposed in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Based on the OFA, an algebraic algorithm only involving the algebraic computation is derived for solving the nominal active suspension feedback dynamic equations. By using the OFA and the LMI-based robust stabilisability condition, the dynamic optimisation problem for the robust-stable and quadratic-finite-horizon-optimal controller design of the linear uncertain active suspension system is transformed into a static-constrained-optimisation problem represented by the algebraic equations with constraint of LMI-based robust stabilisability condition; thus greatly simplifies the design problem. Then, for the static-constrained-optimisation problem, the HTGA is employed to find the robust-stable and quadratic-finite-horizon-optimal controllers of the linear uncertain active suspension systems. A design example is given to demonstrate the applicability of the proposed integrative computational approach.     

考虑能源类型的城市出租车运营效率评价研究

以分析西安市燃气型、电动型及甲醇型3种能源类型出租车在运营中的既有期望运营投入和非期望运营投入，既有期望产出和非期望产出为基础，本文构建基于DEA-Malmquist的考虑能源类型的出租车运营效率评价模型。从西安市出租车管理处提取西安市 2020 年 9~12 月期间 14946辆出租车的GPS轨迹数据，并随机选取1000辆甲醇型出租车、1000 辆电动型出租车及 1000辆燃气型出租车作为样本进行实例分析。通过处理3000辆出租车GPS数据，得到乘客在工作日和双休日不同时段的出行需求和特征，分析3种不同能源类型出租车的运营效率差异。所得结论可为西安政府部门对不同能源类型出租车的管理运营提供决策支持。     

基于全弹道控制分析的水下航行器攻击模型视景仿真*

研究并建立高空滑翔水下航行器的虚拟现实的视景仿真系统,分析水下航行器全弹道控制并在视景仿真平台下实现水下航行器全弹道多状态攻击轨迹模型。高空滑翔水下航行器姿态变化快,背景参数复杂,视景仿真中会出现局部模型快速变化或者模型分离的难题。提出采用DOF和Switch节点相结合的方法,利用其Matlab Simulink仿真模型,计算高空滑翔水下航行器的六自由度数据,通过Matlab的“To Workspace”模块将六自由度数据输出并存档。在VC＋＋6．0环境下编写Vega应用程序,读取运动参数,应用LOD技术在不降低显示速度的同时提高仿真视觉效果。仿真实验和测试效果表明,系统实能实现水下航行器在空中滑翔、低空突防、滑翔翼脱离以及水下攻击等多状态的水下航行器运动弹道轨迹和视景仿真效果,以及运动控制参数的同步跟踪,不再会因局部模型快速变化和模型分离而失真。为分析空投滑翔水下航行器的运动轨迹提供了数据支撑和视景平台支持,对展开高空滑翔水下航行器的弹道控制研究和试验具有重要价值。     

海底溢油输移扩散的可视化数值模拟系统

为直观研究溢油在复杂水下环境中的动态行为,设计和开发一套海底溢油可视化数值模拟系统(SIMPACT-SOS).系统由数值模型、数据库和图形界面构成,具有地理信息系统(GIS)应用平台、数值建模分析、溢油数值模拟等专业功能.应用算例表明,SIMPACT-SOS系统可为海底沉船溢油、海底输油管道泄漏、海洋石油钻井井喷等水下污染事故的风险评估、应急决策及损害评估提供理论和技术支持.