基于VDES的船联网移动自组织路由协议研究

基于甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES),通过分析海上真实船舶运动特征,提出一种符合船舶移动特征的移动模型——船舶平滑转向的高斯马尔可夫移动模型。针对性地研究了不同船舶节点密度环境中的自组织网络路由协议,仿真分析了不同自组织网络路由协议应用于VDES时的数据传输性能。结果表明,按需距离矢量(Ad Hoc on-demand Distance Vector,AODV)路由协议明显优于其他路由协议,可将其作为VDES下船联网系统最优路由选择方案。     

基于中轴变换的参数化图形构造方法

图形构造是工程领域中设计图形的重要手段,针对其在效率、交互性和复用性存在的不足,提出一种基于中轴变换的参数化图形构造方法.通过控制点生成中轴段,通过中轴半径确定图形边界信息.基于上一条中轴段的端点迭代生成中轴段及其边界;基于这些边界信息,构造出图形.利用中轴的控制点进行交互,确保了构造时的交互性;只需对参数值进行改变,即可构造相似的图形,保证了方法的复用性;复杂的图形仅需要通过简单的中轴变换即可得出,确保了构造方法的效率.通过实例,证明了该方法在效率、交互性和复用性上的优越性.     

考虑恶劣天气的班轮多阶段重调度方法

受恶劣天气影响的船舶调度是一个非常复杂的优化问题,也是班轮公司重点关注的问题之一。为此,针对某航运网络上的一家班轮公司的所有营运船舶,以获知设计的多阶段重调度机制时段内最新预报的天气信息和这些船舶的实时位置为前提,重点考虑班轮船期表的限制并兼顾港口间航速变化和船舶容量等现实约束,构建了以固定计划期内所有船舶的航运总成本最小为优化目标的非线性数学模型,并设计了嵌入基因修复算子的改进遗传算法用于求解该模型。由此,可以给出集成租船直运、跨航线调船、反挂和货物中转等解决策略的最佳多阶段重调度方案。通过对大、中、小规模的算例进行实验,实验结果表明,可知与传统等待办法相比,多阶段重调度节约了总航运成本的15%以上,验证了所提模型和方案的有效性;与Cplex相比,改进遗传算法的运算效率大大提高,且偏差值均在5%以内,而与蚁群优化（ACO）算法、禁忌搜索（TS）算法、量子差分进化（QDE）算法相比,改进遗传算法能在有效时间内降低10%左右的成本,验证了算法的科学性。所提方法可为班轮公司的实际船舶调度提供参考。     

横向整合战略下异质车辆库存路径优化模型

以实现供货商联盟期望物流成本最小化为目标,针对需求随机波动下的多供货商多产品库存路径问题（IRP）进行了研究。基于横向整合战略,设计了供货商联盟成员间车辆配送成本的合理分摊方式。考虑零售商配送软硬时间窗和库存服务水平要求,构建了多供货商多产品的异质车辆库存路径混合整数随机规划模型,并利用需求累积分布逆函数将其转化为确定型规划模型。然后设计改进遗传算法求解该确定型规划模型。算例分析结果显示,使用异质车辆配送可以比使用同质重型和轻型车辆分别降低供货商联盟总成本8.3%和11.92%,分别提升配送车辆装载率24%和17%。敏感性分析结果表明,无论供货商供货数量占联盟总供货数量比例和零售商商品需求变异系数如何变化,采用异质车辆配送的供货商联盟总成本都能得到有效降低;且需求变异系数越大,采用异质车辆配送的优势越明显。     

双向航道集装箱港口船舶调度优化算法

针对拥有双向航道的集装箱港口中船舶进出港所遇到的会遇和追越等问题,提出了一种重点考虑服务规则的新型船舶调度优化算法。首先,同时考虑双向航道的现实约束和港口夜航的安全规定;然后,构建了以所有船舶在港总等待时间最小为目标的混合整数规划模型来得出最佳的船舶进出港次序;最后,设计了嵌入聚合策略的分支切割算法对模型进行求解。通过数值实验可知,运用嵌入聚合策略的分支切割算法所得结果与下界值的平均相对偏差为2.59%。同时,与模拟退火算法与量子差分进化算法的对比结果表明,所提的分支切割算法所得的目标函数值相较于两个对比算法所得目标函数值分别减少了23.56%和17.17%,验证了该算法的有效性。在用所提算法得到方案的敏感性分析中比较了不同抵港安全时间间隔和船舶类型比例对方案结果的影响,为双向航道集装箱港口的船舶调度优化提供了决策支持。     

基于核密度波动的异常检测算法

异常检测是数据挖掘中的一个重要研究方向,当前大多数基于密度的异常检测算法常常基于样本分布假设,敏感于近邻参数[k]并且缺乏对集体异常点的检测能力。针对这些问题,提出了一种基于核密度估计的核密度波动算法。定义了可以综合评估数据点邻域内和邻域外核密度值波动的核密度波动因子,将其作为检测指标,并制定检测规则来识别异常点,这一指标可以综合考虑数据点的局部特征和全局特征,而且有助于发现集体异常。数据集上的实验结果表明,所提算法可以取得更好的检测结果,同时对算法参数具有相当的鲁棒性。     

基于多特征融合与ResNet的海面溢油区识别研究

近年来,合成孔径雷达（SAR）在改善溢油检测方面得到了广泛应用。然而,由于其特殊的成像机理,乘性相干斑噪声和其他物理现象引起的暗斑一直影响着溢油检测的精度。单独使用一种特征很难对图像上的油膜和类油膜现象进行区分,针对这一问题提出了利用多特征融合结合深度残差网络（ResNet）的方式来区分全极化图像上的油膜和类油膜现象。实验中将C波段的三种极化特征：极化散射熵（Entropy）、平均散射角（Alpha）和单次散射特征值相对差异度（SERD）组合在一起,形成一个优化特征子集,在确定的三种极化特征对应的特征图上选取多个感兴趣区域作为ResNet网络的训练集和测试集。该实验所用训练集由3 600个原油样本、3 600个生物油样本和3 600个乳化油样本（共计10 800个）组合而成。测试集由600个原油样本、600个生物油样本和600个乳化油样本（共计1 800个）组合而成,最终得到97.56%的分类精度。用同样的实验数据采用同是深度学习的VGG和AlexNet分类算法进行油膜和类油膜的分类,并与ResNet算法分类结果进行对比分析。为了减弱过拟合现象以及获得更可靠的实验结果,分别进行了[K]-交叉验证和ROC曲线实验。结果表明所提出的算法是有效的。     

轨迹数据的时空模式挖掘与管理决策研究综述

时空轨迹数据的获取变得越来越容易,轨迹数据刻画了移动对象的行为模式与活动规律,是对移动对象在时空环境下的移动模式和行为特征的真实写照,在城市规划、交通管理、服务推荐、位置预测等领域具有重要的应用价值。这些过程通常需要通过对时空轨迹数据进行模式挖掘才能得以实现。简述了轨迹数据挖掘的预处理和基本步骤,归纳了异常轨迹检测方法的分类,分析、总结了近年来基于轨迹数据的四种模式挖掘,从管理决策角度对轨迹数据挖掘进行相关综述和分析,有望为轨迹数据的模式挖掘与管理决策提供必要的文献资料和理论基础。     

基于细胞神经网络和并行压缩感知的 图像加密算法

基于细胞神经网络(CNN)和并行压缩感知(CS)提出了一种高安全性的非可视化图像加密算法, 旨在提高现有加密算法的信息传输效率以及减少存储空间。首先明文图像的小波系数经过阈值处理和索引置乱 后,利用受控的部分哈达玛矩阵对其进行并行压缩,接着执行费雪耶兹行列置乱和加模操作,然后再将部分加 密图像分割并通过最低有效位(LSB)嵌入算法随机地隐藏到剩余加密图像的 alpha 通道中生成最终的类噪声密 文图像,具有超混沌特性的 CNN 所产生的伪随机序列用于构造置乱、扩散以及受控测量矩阵。最后,通过一 系列的安全性分析表明,该算法具有很高的传输效率和安全性。     

船用电缆剩余寿命快速检测方法研究

为快速检测船用电缆的剩余使用寿命,尝试应用硬度这一可以快速检测的特征量来建立一种船舶电缆绝缘老化寿命快速检测方法。对船用丁苯橡胶电缆开展了加速老化实验,并对老化后的试样进行了硬度测试,并对所得数据进行处理,提出基于硬度的船用电缆剩余寿命快速检测方法,最后通过标准的基于断裂伸长保留率的寿命检测方法对所提出的快速检测方法进行检验。结果表明,2种方法具有高度的一致性,从而为船用电缆剩余寿命快速评估提供一种新的思路。