船舶低频通信中噪声幅度的概率分布探讨

随着信息时代的到来,海面上航行中的船舶需要进行通信活动。此过程中有大量噪声,造成通信信号时有时无或消失。探究此类噪声,构建一种模型叫非高斯噪声模型,利用其概率分布探讨电磁噪声、越级噪声、串频噪声这三种的概率分布,从而提高船舶低频通信能力。

面向水面无人艇的船舶舷号识别方法

[目的]针对水面船舶舷号检测问题,提出一种面向水面无人艇的实时船舶舷号检测方法。[方法]基于原始的单阶段目标检测模型(YOLO),引入注意力机制,利用空间信息交互模块和分割注意力融合方法,提升神经网络对重要目标区域的敏感度。考虑先验知识对模型精度的影响,结合自适应锚框算法和正样本增强策略提高回归精度。针对深度神经网络(DNN)收敛困难的问题,改进损失函数,在保证网络收敛速度的同时提高神经网络训练的稳定性。最后,将改进的目标检查模型部署在无人艇上进行有效性验证。[结果]结果表明,所提算法在3级海情下能够准确识别船舶目标及其标志舷号,相比于原模型,改进后的YOLO算法在全类平均精度(mAP)方面提高了14%,识别速度满足实时要求。[结论]研究证明了所提舷号检测方法满足无人艇实时识别舷号任务的要求,并在复杂海洋环境中仍然具备识别能力。

智能船舶的发展与展望

在人工智能等新一代信息技术的推动下,智能船舶作为航运业数字智能转型的关键载体,成为推动航运业高质量发展的新引擎。通过分析了赛博航运的发展演化内涵和智能船舶的认知与辨析,梳理了智能船舶的发展现状,包括典型案例的进展、法律法规的修订完善以及基础设施的协同发展。在此基础上,探讨了智能船舶发展面临的关键技术难题和安全风险,对未来技术成熟度、应用广泛度以及基础设施与生产关系的变革进行了预判,并从行业未来的发展趋势角度提出了相关建议。

智能船舶机舱设备健康状态评估技术及应用

针对船舶机舱设备健康状态评估方法和应用进行分析,并进行系统优化设计。引入故障树分析方法和多参数模糊评估方法,设计实现了船舶机舱设备健康状态评估系统。以某型号柴油机实验数据为输入,构建样本数据集,对系统的主要功能进行测试验证,验证结果表明,系统状态识别率达到90%以上,系统在柴油机主机健康平稳性评估方面取得了较好的效果。研究提出的船舶机舱设备的健康状态评估优化设计方案可为后续机舱设备健康状态管理提供参考。

智能机舱验证平台设计与开发

智能机舱是近年来提出的概念,目前尚处于初级阶段,其功能,如数据采集、特征提取,以及故障诊断等的准确性尚缺乏规范性的验证手段。以某型内河船舶机舱动力系统为对象,基于NI LabVIEW软件平台和现场可编程门阵列硬件开发智能机舱验证平台,结合监测设备工作过程机理,按信号特征、通道,以及接口一致的原则,模拟输出柴油机、辅助发电机、齿轮箱和轴系等设备各类监测信号。通过开发的控制软件,可实现标准的、故障的和设备性能衰退的3类信号输出,为智能机舱系统数据采集、信号特征提取、监测诊断算法,以及健康状态评估算法的准确性和实时性提供验证平台。

船舶水动力性能评价方法

水动力性能是影响水面船舶航行特性的重要因素之一,其与船的主要要素、船体型线、总布置等有密切关系,并对水面船舶的安全性与适用性有重要影响。基于模糊数学中的层次分析法,结合模糊评价隶属度函数,提出一个船舶水动力综合评价方法,详细总结船舶水动力评价指标体系,分析影响目标水动力性能的因素,并使用该评价方法对一典型船舶进行评估,验证方法的可行性,并且根据评估结果对水动力设计提出建议。研究表明,采用所提方法可以获得理想的船舶水动力性能评价结果,该结果可为船舶设计提供参考,具有实际应用价值。

基于Transformer_LSTM编解码器模型的船舶轨迹异常检测方法

[目的]为提升船舶轨迹异常检测的精度和效率,解决传统异常检测方法存在的特征表征能力有限、补偿精度不足、容易出现梯度消失、过拟合等问题,提出一种基于Transformer_LSTM编解码器模型的无监督船舶轨迹异常检测方法。[方法]该方法基于编码器解码器架构,由Transformer_LSTM模块替代传统神经网络实现轨迹特征提取和轨迹重构;将Transformer嵌入LSTM的递归机制,结合循环单元和注意力机制,利用自注意力和交叉注意力实现对循环单元状态向量的计算,实现对长序列模型的有效构建;通过最小化重构输出和原始输入之间的差异,使模型学习一般轨迹的特征和运动模式,将重构误差大于异常阈值的轨迹判定为异常轨迹。[结果]采用2021年1月的船舶AIS数据进行实验,结果表明,模型在准确率、精确率以及召回率上相较于LOF,DBSCAN,VAE,LSTM等经典模型有着明显提升;F1分数相较于VAE_LSTM模型提升约8.11%。[结论]该方法的异常检测性能在各项指标上显著优于传统算法,可有效、可靠地运用于海上船舶轨迹异常检测。

多型ROV统一操控技术研究

当前操控设备通常只适用于特定型号ROV,为满足深海空间站搭载多型ROV装备统一操控的需求,在调研国外ROV操控技术发展现状的基础上对多型ROV统一操控技术进行研究,梳理ROV操控标准信息接口,完成ROV操控通用软件的架构设计,并提出设备免驱的ROV操控电气接口,可为ROV通用操控设备的研制提供参考。

水下系统潜在网络攻击与安全威胁研究

水下系统高度依靠软件和IT密集型技术来实现其预期性能,并通过网络能力整合实现系统集成优化,在面对日益复杂的网络威胁时,单个系统运行产生的任何漏洞和威胁都可能对与其连接的其他系统构成威胁,显著扩大了其攻击面。结合水下系统面临的严峻安全形势,总结相关领域网络安全国内外研究现状,介绍水下系统的系统组成、网络架构和技术特征,梳理水下系统安全防护的薄弱环节,研究水下系统面临的潜在网络攻击与安全威胁,分析水下系统网络安全防护技术挑战,为水下系统网络安全防护研究提供参考和借鉴。

基于球形长周期光纤光栅的宽动态范围位移传感器实验研究

[目的]针对光纤位移传感器动态范围窄的问题,设计一种结构简单、易于制备的气球形长周期光纤光栅(LPFG)位移传感器。[方法]采用RSOFT软件进行仿真与优化,得到光纤在不同曲率下的光谱形态,以此来确定测量区间。通过将多模光纤周期性嵌入单模光纤形成的气球形长周期光纤光栅(MMF-BLPFG),提供用于测量位移的参考峰。使用精密的连续切割装置作为实验基础,制备与仿真结果一致的实验样品进行测试。[结果]通过测量2个谐振峰的漂移,实现了36 mm的最大位移测量范围。[结论]该研究成果在舰船水下疏水空间管系的稳定性测量和连续监测等需要大规模测量的场景中具有良好的应用潜力。

“深海01”轮安全防护系统技术评价及应用研究

基于海上危险品应急指挥船“深海01”轮开发建造的可在液化天然气扩散环境下安全航行的船舶安全防护系统,对其综合控制信息系统、气密防护设备、低温探测系统、可燃气体探测系统、水幕保护系统、上层建筑舱室微正压维持系统、动力锂电池系统等安全防护技术展开了先进性和适用性评价。结合我国沿海危险品货物运输发展特点及典型危险品运输船事故救援行动评估,“深海01”轮安全防护技术可在大型巡航救助船、危险品应急处置船等大型海事救捞船建造中选择性推广应用。

压力传感器在压力调节控制系统中的应用

压力传感器是组成压力调节控制系统的重要器件之一,合理应用压力传感器可以有效提高压力调节控制系统的整体性能。以压力传感器在船用汽轮给水机组压力调节控制系统中的应用为例,详细介绍压力传感器的选型、安装和接线方法,并着重阐述压力传感器的优选取值策略和故障鉴别及处理方法。

改进YOLOv8的水面小目标检测算法

针对水面目标检测中的噪声干扰和小目标的漏检问题,提出一种改进YOLOv8的水面小目标检测算法YOLOv8-WSSOD(YOLOv8-water surface small object detection).首先,为降低水面复杂环境在主干网络下采样过程中产生的噪声干扰,提出基于BiFormer双层路由注意力机制构建的C2fBF(C2f-BiFormer)模块,在特征提取过程中保留细粒度的上下文特征信息;其次,针对水面小目标的漏检问题,新增一个更小的检测头,提升网络对小目标的感知力,并在Neck端引入GSConv和Slim-neck,减轻模型复杂度并保持精度;最后,使用MPDIoU损失函数解决CIoU损失函数的局限性,以提高模型检测准确率.实验结果表明,相较于原始YOLOv8算法,该算法在水面小目标上平均准确率mAP@0.5提升了4.6%,mAP@0.5:0.95提升了2.2%,并且改进后的算法检测速度达到86f/s,能有效实现对水面小目标快速、准确的检测.

基于4G/5G通信技术在船舶系统中应用的探讨

针对目前船舶报警系统智能化水平低、无法对海域内船舶的有效监控和船舶航行过程中与地面控制站的连通性弱的问题。首先分析4G/5G通信技术在船舶的应用和船舶报警系统的特点,设计船舶报警系统的方案;其次将4G/5G移动通信技术与传统的船舶远程监控系统相结合,设计了基于4G/5G通信的船舶航行状态远程监测系统;最后设计了基于4G/5G通信技术的船舶网络系统。通过分析4G/5G通信技术在船舶系统应用,对4G/5G通信技术在实船中应用具有重要参考意义。

基于非均匀时间调制的单通道比幅测向方法

[目的]为了解决传统时间调制测向中由载波频率变化引入的相位模糊而限制测向工作带宽的问题,提出一种基于非均匀时间调制的单通道比幅测向方法。[方法]通过对不同天线单元的接收信号进行非均匀周期调制,各天线接收信号的幅度信息无混叠地映射到对应调制频率的谐波中,进而提取出谐波幅度比,并结合查表法以实现单通道测向。基于数值仿真,验证所提方法的可行性,同时搭建一套宽带非均匀时间调制系统。[结果]实验结果显示,其测向绝对误差均值仅为0.21°(2.4 GHz)和0.18°(5.8 GHz)。[结论]所提方法可有效提高测向系统的工作带宽,具备结构简单、成本低、信号处理复杂度低以及宽带测向等优点。

电子设备和系统射频通道高功率微波电磁脉冲场—路综合防护方法综述

高功率微波电磁脉冲辐射可以通过多种耦合途径进入敏感电子设备和系统,导致严重的干扰、扰乱甚至损坏,特别是通过天线耦合进入射频通道的电磁脉冲会破坏敏感器件。给出几种针对天线耦合的空间电磁脉冲场防护以及电路中敏感器件的电磁脉冲路防护新方法,探讨敏感系统的电磁脉冲场—路综合防护设计方法。利用专门设计的防护表面和防护模块,分别在天线前端对空间的电磁脉冲场和天线后端电路中的电磁脉冲电压或电流进行抑制,保护电路中的敏感模块免遭损坏,增加的场—路综合防护对工作信号的衰减控制在允许的范围之内。通过原理样件的测试表明,防护方法对带内和带外的高功率微波电磁脉冲具有良好的防护效果。

主动式波浪补偿装置的积分滑模模糊控制

在民用领域,海上货物补给的作用是确保人们的基本需求得到满足;而在军事领域,舰船远洋作战时的货物补给后勤保障可能影响局部战争的成败。该文在舰船并靠补给系统中,设计了1款安装在起重机上的主动式波浪补偿装置,该装置对负载位姿控制属于非线性、强耦合、多输入多输出的复杂系统。为了提高一般滑模控制算法的控制精度,在此基础上,文中又提出了一种积分滑模控制策略,以对控制器进行优化,主要通过引入积分项、设计新的滑模面和控制率以及合理设定积分器的初始状态,使系统的初始状态一开始就处于滑模面上,从而消除到达段,使系统更加快速达到稳定状态;为了减弱积分滑模控制的抖振,通过设计模糊控制规则自适应调节滑模控制参数,从而达到减弱抖振的目的;最后又采用李雅普诺夫第二定律证明了系统的稳定性,并以仿真实验证明所提控制方法的有效性。

高速船舶外通系统设计与性能优化

高速船舶外通系统设计对船舶安全、效率和通信具有关键作用,从高速船舶外通系统设计的关键技术入手,探讨高速船舶外通系统的通讯分系统、导航分系统、控制和监控分系统、冗余及环境适应性设计中常见的技术性问题,并提出相应的性能优化方法,促进高速船舶外通系统设计性能和可靠性的提高,满足高速船舶设计及运营需求,为高速船舶外通系统设计理论研究和应用提供有价值的参考。

船载溢油回收设备的原理分析及应用

船载溢油回收设备是一种半自动化、操作简单的设备,能迅速而有效地进行溢油处理,对控制海洋污染、减少损失起着关键性的作用。本文将以东海救117轮装配的LORS系统为例,简述船载溢油回收设备的原理及应用。

深海船舶电力推进系统设计与性能评估

深海船舶电力推进系统具有独特的优点,为了满足深海船舶在恶劣环境下高效、可靠、稳定的推进需求,采用案例分析结合试验验证的方法,通过对深海船舶电力推进系统设计要点进行分析,以某深海船舶电力推进系统设计方案为例,对设计技术经济性能进行比较和综合评价。研究表明,深海船舶电力推进系统表现出良好的动态性能和稳态性能,系统的响应速度快、稳态误差小,能够满足深海船舶的推进需求。电力推进系统是一种高效、可靠、环保的推进方式,适合深海船舶的使用,具有实际应用价值。