Fuzzy robust path tracking strategy of an active pelagic trawl system with coordinated ship and winch regulation简

A fuzzy robust path tracking strategy of an active pelagic trawl system with ship and winch regulation is proposed. First, nonlinear mathematic model of the pelagic trawl system was derived using Lagrange equation and further simplified as a low order model for the convenience of controller design. Then, an active path tracking strategy of pelagic trawl system was investigated to improve the catching efficiency of the target fish near the sea bottom. By means of the active tracking control, the pelagic trawl net can be positioned dynamically to follow a specified trajectory via the coordinated winch and ship regulation. In addition, considering the system nonlinearities, modeling uncertainties and the unknown exogenous disturbance of the trawl system model, a nonlinear robust H2/H~ controller based on Takagi-Sugeno （T-S） fuzzy model was presented, and the simulation comparison with linear robust H2/H∞ controller and PID method was conducted for the validation of the nonlinear fuzzy robust controller. The nonlinear simulation results show that the average tracking error is 0.4 m for the fuzzy robust H2/H∞ control and 125.8 m for the vertical and horizontal displacement, respectively, which is much smaller than linear H2/H∞ controller and the PID controller. The investigation results illustrate that the fuzzy robust controller is effective for the active path tracking control of the pelagic trawl system.     

利用船舶运动数据估计海浪方向谱的研究

有效的利用海浪方向谱的信息能够为船舶安全航行和动力定位控制提供帮助,传统的海浪谱估计方法使用波浪浮标等不能随船安装的仪器,不能用于作业中的船舶。对动力定位船舶进行定点作业情况下的海浪方向谱估计进行研究,提出一种基于船舶运动响应数据估计当前海浪方向谱的方法,采用多维AR算法估计船舶运动交叉谱,采用遗传算法求解海浪方向谱的最优参数,并对4种海况情况进行了仿真实验,验证了该方法的有效性。     

光学遥感探测尾流研究

本文对舰船航行产生尾流（伯努利水丘、表面波尾流、内波尾流、涡旋尾流）的生成机制进行探讨.研究了水中气泡上升的运动学规律和气泡群光散射特性.通过比较分析尾流在可见光、红外和微波等不同波段所表现的物理特征,并对可见光探测尾流、红外遥感探测尾流、合成孔径雷达探测尾流的发展进行探究,表明三种不同光学遥感探测尾流分别具有各自的优劣.研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像检测算法表明,Radon变换检测算法能增强尾流图像,Hough变换检测算法能从尾流图像中提取目标的位置、航速、航向等参数.合成孔径雷达探测尾流具有高分辨率、快速实时、全天候等显著优势,是目前最适合探测尾流的光学遥感.     

一维船舶动力坐沉理论的研究

该文讨论并发展了一系列简单而实用的解决船舶在浅水窄航道中的动力坐沉问题的理论模型.模型建立从原始的一维方体船简化模型出发,一步一步发展到复杂的实船坐沉模型,从而行成一个模型系列.黏性边界层、船的横向排挤速度和波频散的影响都包括在最终改进的模型中.数学上它归结为求解空间三阶常微分方程,这可以容易地直接应用现成的程序,如MATHEMATICA,进行求解.该文将所有模型的船舶动力坐沉结果(升沉和纵倾)进行了讨论,并把它们与实验数据一起进行比较,以显示模型改进的效果.最终得出结论,改进的一维船舶动力坐沉理论可以很好地预测船舶在浅水窄航道中航行的升沉和纵倾以及坐沉的船舶临界速度.     

随机海浪下的船舶非线性横摇与安全池研究

船舶大幅横摇运动是复杂的非线性问题,也是导致船舶倾覆的主要原因之一.该文通过对随机海浪下船舶非线性横摇运动进行分析,建立了横摇运动微分方程,采用数值方法在时域内对微分方程进行积分,模拟了船舶横摇运动响应,并研究了—实船在随机海浪中安全池的破损情况,得出该船的生存概率,分析了不同有义波高和航速下生存概率的变化.研究表明,数值方法以及安全池理论可用于预测船舶在随机海浪中的生存概率,从而可为船舶稳性衡准提供相关的参考.     

Improved Ship Target Detection Accuracy in SAR Image Based on Modified CFAR Algorithm

基于修正CFAR算法的高精度SAR图像舰船目标检测

王勇,郭天骄

(哈尔滨工业大学 电子与信息工程学院,哈尔滨 150001)

创新点说明：

本文基于舰船目标实测数据SAR成像结果,提出一种新的二维SAR图像舰船目标检测算法,具体创新性可说明如下：

1）首先使用Otsu算法大致确定舰船目标的大小,进而自适应地确定CFAR滑动窗的尺寸,使算法更有普适性。

2）介绍了CFAR算法的改进形式,在提高运算速度的同时大大提升了检测效率。

3）所用的综合算法包含了形态学分割算法,解决了传统Otsu、CFAR算法不能处理多目标融合、角反射过强等问题,降低了漏警概率。

研究目的：

传统CFAR舰船检测算法效率低、无法根据图像分辨率和舰船目标大小来确定滑动窗大小,而且无法解决多目标融合等问题,基于此,本文设计一种综合算法可解决基于SAR图像的舰船目标检测问题。

研究方法：

1）对图像进行Otsu二值分割处理,量取分割后的每个区域的尺寸;

2）采用改进的CFAR算法,将积分运算简化为求和迭代运算,将阈值初始化为二倍窗内灰度值均值,窗大小根据Otsu算法分割后的每个区域的长宽来确定;

3）对经过CFAR算法后的图像进行形态学开运算处理。开运算算子采用一条线段,长度同样根据Otsu算法分割后的每个区域的长宽来确定。

结果：

1）说明了SAR图像进行Otsu处理后的图像特点,以及Otsu算法可以迅速获得舰船目标大小的优点。

2）给出了改进的CFAR算法的计算流程,此算法能够根据上一步估计的舰船目标大小来调整滑动窗大小,计算高效迅速,而且比较精确。

3）采用形态学开运算算法,并能根据Otsu算法分割后的每个区域大小来确定开运算算子,开运算处理后融合的多目标彼此分离,强角反射得到了去除,降低了漏警概率和虚警概率。

结论：

对于一幅含有舰船目标的SAR图像,可以通过Otsu、CFAR、开运算处理来进行舰船目标检测,降低漏警概率和虚警概率,提高算法的普适性和精确性。此外,通过对CFAR算法改进可大大提升运算效率。本文的研究结果对SAR舰船目标检测算法的实际应用奠定了良好的理论和实验基础。

关键词：舰船检测,Otsu算法,恒虚警检测,开运算

     

Tests for Comparing Time‐Invariant and Time‐Varying Spectra Based on the Pearson Statistic

Two tests are proposed in this paper for comparing spectra of two univariate time series. One is a Pearson‐like statistic based only on periodograms of the compared time series and applicable for testing the equality of two time‐invariant spectra of two independent or dependent time series, with an asymptotic chi‐squared distribution under the null hypothesis. The other is based on the maximum of the Pearson‐like statistics. Not only does this test, again, depend only on periodograms but also approximately equals the maximum of a chi‐squared distribution of the same degrees of freedom under the null. It can be used to test the equality of spectra of two locally stationary time series regardless of whether they are dependent or independent. Multiple simulation examples show that both statistics achieve good performance. The proposed approach is illustrated by an application to longitudinal vibration data from a container ship.     

基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法

围绕光学卫星遥感图像中的海面舰船目标检测问题,考虑静止轨道遥感卫星和低轨道高分辨率遥感卫星的优缺点,提出一种基于多源遥感卫星的海面舰船目标检测方法。该方法首先通过多结构多尺度形态学滤波和自适应阈值分割对静止轨道卫星遥感图像进行目标预检测,然后将预检测结果与卫星图像的地理位置信息相结合来确定高分辨率遥感图像候选目标区域,最后提取候选目标区域中目标的主要特征,进行舰船目标判别,将判别结果反映到静止轨道遥感卫星图像上。仿真结果表明,该方法能有效检测出海洋背景遥感图像中的多个运动舰船目标,具有目标检测率高、虚警率低、时效性好等优点,为静止轨道遥感卫星对海面运动舰船目标的实时监视跟踪提供了技术支撑。     

基于CAN总线的船舶油舱分布式液位实时监测系统设计

文中根据远洋船舶油舱分布的具体特点，提出了基于CAN总线的油舱液位监测系统实施方案，该方案综合应用了PC机、单片机及CAN总线的优点，在较低成本下实现了对各个船舱油舱液位的实时测量与监控，并且系统具有较高的可靠性和可维护性。介绍了系统工作原理、拓扑结构及软硬件实现。     

舰船缩比模型外加电流阴极保护系统表面电位的研究

采用缩比模型理论建立舰船外加电流阴极保护系统,研究船体表面电位分布的影响因素之间关系.结果表明,单区阴极保护系统辅助阳极位置决定船体表面电位曲线的形状,参比电极影响曲线电位值的大小.