船载投料系统饲料颗粒流落点预测

【目的】为解决网箱养殖中使用船载投料系统的饲料颗粒流落点控制问题,提出一种用于实时分割饲料颗粒流轨迹并精确预测其落点的方法(MLBP)。【方法】考虑到输料管管内参数及饲料颗粒流出口参数获取难度较大,本研究采用高速相机获取饲料颗粒流轨迹图像,并利用提出的混合网络模型分割饲料颗粒流轨迹,以获取轨迹关键信息;为准确预测饲料颗粒流落点,利用BP神经网络的优势,将轨迹信息及投料口高度作为其输入,实现饲料颗粒流落点的预测。【结果】与相关研究方法对比,结合混合网络模型与BP神经网络的MLBP方法的系统单次运行时间降低95%,同时落点预测准确度达到96%,落点的平均误差范围与平均误差百分比也分别降低32.0%和30.5%。【结论】本研究提出的MLBP方法预测精度及实时性均能满足网箱投饵作业需求,可为相关研究提供参考。

基于点云反射强度的船载激光SLAM回环检测算法

针对非结构化内河航道激光点云有效特征难以提取,导致回环检测准确率低的问题,提出一种基于反射强度扫描内容的回环检测算法。该算法首先提出了基于点云反射强度的全局描述子方法,对经过预处理后的点云进行反射强度校正,降低点云畸变影响;然后提出了基于ISC描述子的快速回环检测方法,将点云的反射强度扫描内容作为全局描述子,以增加有效特征点云;最后研究了基于帧-子地图匹配的回环位姿变换方法,并搭建了一套船载激光SLAM软硬件系统平台验证了上述算法的可行性。实验结果表明,文中的回环检测算法准确率提升了20%,处理时间减少了24%,说明该算法在提高检测速度的同时还提升了建图的精度。

船用无线电标校信标机程控频点切换的设计

船用无线电标校信标机是指能够为船载统一测控设备提供稳定跟踪信号的射频信号发生器。一般安装于探空气球内部或悬挂于无人机底部,经过飞行至一定高度和距离后,船载统一测控设备对该信标信号进行跟踪试验。当前船用无线电标校信标机在空中仅能工作在一个频点,若需要对多个工作频点进行标校则需要重复释放多个无线电信标机。为解决此问题,设计一种标校信标机外围变频控制电路,将该电路连接至标校信标机即可完成释放一个信标机开展多频点标校的难题。该变频电路以低功耗单片机STC89C52RC作为基本控制单元,结合DC⁃DC降压模块和电平转换模块,实现将多个预置工作频点信息按预定帧格式定时发送至信标机的功能。经过十余次海上航天测量试验的检验,结果表明程控变频控制电路运行稳定、控制精度高,节省了标校时间和经费预算。

基于CAA的船舶工艺仿真环境搭建与LNS-SATSP排产优化

为解决在DELMIA原生环境下手动操作较多、工作效率低问题,提出一种基于CAA的船舶工艺仿真环境搭建与LNS-SATSP排产相结合的方法。通过CAA实现自动构建流程库与PPR树有效降低仿真环境搭建时间,并结合基于大规模邻域搜索的三次模拟退火算法(LNS-SATSP)进行排产分析,规划产品加工路线并自动优化仿真环境。以船舶肋骨段加工为例,引入自动建模,通过改进排产算法使平均加工时间缩短7.04%,并对优化后仿真环境搭建流程进行验证。

考虑舰船激励和系留点偏移的系留无人机运动响应研究

为了研究舰船运动和系留点位置偏移对系留无人机系统运动响应的影响,采用集中质量法建立了系留无人机系统的数学模型,采用四阶龙格库塔法对方程进行数值求解。讨论了舰船运动幅值、频率以及系留点偏移量对系统运动响应以及系缆对无人机拉力的影响。构建了系留无人机系统的实验模型,分析了舰船运动对无人机系统的动力学影响。结果表明:端点激励幅值越大无人机和系缆的运动幅度越大,系缆对无人机的拉力幅值也变大;不同激励频率会激起系缆不同的运动形式;系留点垂向偏移距离越大无人机的滚转角运动范围也越大;通过与实验结果进行对照,定性验证了理论计算的正确性。

基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计

为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息,并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明:该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符,平均靠泊距离误差小于0.023 m,平均角度误差小于0.26°,验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。

西江航运堵点分析及对策

目前西江干线通道面临着下游不畅、中游梗阻、上游和支流不通不畅等问题,对于保障珠江内河水运健康发展带来较大影响。基于广西内河货运量发展特点和相关货运量预测结论,从航道通过能力角度,对西江航运干线及主要支流开展堵点分析,系统分析分区段的航道通过能力计算公式,并结合实际情况总结西江航运干线及主要支流堵点对应问题,从改善基础设施条件、提高运行维护管理水平、促进船型优化发展等角度提出对策建议,为政府部门开展行业管理、提高航运服务能力等提供技术支撑。

面向无人船视觉感知的几何结构保护视差图像拼接

针对海上低纹理、大视差图像拼接过程中由于误对齐产生的伪影问题,提出一种基于点线特征配准和最佳接缝线融合的几何结构保视差图像拼接算法。在传统的基于点特征求解单应变换的基础上引入线段特征,并将潜在的共面局部线段合并为全局线段,为接缝线融合提供精准对齐的条件;在图像融合过程中,利用tanh度量的颜色差异和梯度差异以及引入显著性检测权重来设计接缝切割方法的能量函数,引导最佳接缝线避开图像中显著海上结构,从而确保结构边缘的连续性;使用SIFT flow方法校正拼接缝上的错位像素,实现几何结构准确的海上图像拼接。在20对不同场景数据上的拼接实验表明,与基准方法相比,所提算法的基于SSIM的接缝质量误差平均降低了44.6%,最多降低66.7%,基于ZNCC(zero mean normalized cross-correlation)的接缝质量误差平均降低了24.7%,最多降低了51.6%,能够有效地避免伪影,从而得到观感自然的拼接结果,满足无人船航行过程中对宽视场的需求。

LNG燃气混合动力船舶安全技术要点研究

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)具有清洁无污染、便于存储、重量较小等优势,在混合动力船舶中较为多见,其理化性质的特殊性也要求重视安全管控。以LNG燃气混合动力船舶安全风险为切入点,在此基础上,分析其安全技术要点与实现方法,包括建立实时监控机制、重视应急系统设计、加强安全系统敏感性等,为LNG燃气混合动力船舶安全控制工作提供服务。

船舶光伏发电最大功率点跟踪无模型自适应控制

针对船舶光伏发电系统输出功率优化控制问题,并充分考虑复杂海况天气、船舶横摇和海盐结晶导致的船舶光伏发电系统模型参数时变,提出一种船舶光伏发电最大功率点跟踪无模型自适应控制方法。首先,根据光伏发电系统的输出和输入数据建立了离散非线性系统;其次,采用基于紧格式动态线性化的数据模型设计最大功率点跟踪无模型自适应控制器;最后,给出了伪偏导数估计算法。通过对比仿真实验,所提控制方法提高了船舶光伏发电系统的输出功率的稳定性。在恒定25℃环境温度及辐照度900 W·m^(-2)下,采用无模型自适应控制和基于扰动观察法的最大功率点跟踪时间分别为0.1、0.3 s,功率振荡幅度分别为5、18 W;在2 s时刻辐照度变化为500 W·m^(-2)时,采用无模型自适应控制和基于扰动观察法的最大功率点跟踪时间分别为0.02、0.06 s,功率振荡幅度分别为100、250 W。可以看出,采用无模型自适应控制的最大功率点跟踪方法可改善船舶光伏系统最大功率跟踪性能,验证了所提控制方法的有效性和优越性。

基于散射点拓扑和双分支卷积神经网络的SAR图像小样本舰船分类

随着合成孔径雷达(SAR)图像在舰船检测和识别领域的广泛应用,准确而高效地进行舰船分类已经成为一个亟待解决的问题。在小样本学习场景下,一般的方法面临着泛化能力不足的问题,因此该文引入了额外的信息和特征,旨在增加模型对目标的理解和泛化能力。该文通过散射关键点构建拓扑结构以表征舰船目标的结构和形状特征,并计算拓扑结构的拉普拉斯矩阵,将散射点之间的拓扑关系转化为矩阵形式,最后将SAR图像和拉普拉斯矩阵分别作为双分支网络的输入进行特征提取。在网络结构方面,该文设计了一个由两个独立的卷积分支组成的双分支卷积神经网络,分别负责处理视觉特征和拓扑特征,并用两个交叉融合注意力模块分别对两个分支的特征进行交互融合。该方法有效地将目标散射点拓扑关系与网络的自动学习过程相结合,从而增强模型的泛化能力并提高分类精度。实验结果表明,在OpenSARShip数据集上,所提方法在1-shot和5-shot任务的平均准确率分别为53.80%和73.00%。而在FUSAR-Ship数据集上,所提方法分别取得了54.44%和71.36%的平均准确率。所提方法在1-shot和5-shot的设置下相比基础方法准确率均提升超过15%,证明了散射点拓扑的应用对SAR图像小样本舰船分类的有效性。

一种卸船机自动化作业中船舱口的识别方法

船舱口识别是卸船机自动化作业系统的基础和核心要素。由于激光点云数据易受到诸多干扰,因此导致准确快速识别船舱口非常困难。本文提出了一种基于RNN和改良的RANSAC船舶舱口的识别算法:先用RNN判断点云中是否存在完整舱口,再用改良的RANSAC算法提取舱口平面,最后分割点云获取舱口大小和位置。实践证明本方法识别船舱口精准、快速。

船舶电气系统设计要点与注意事项

文章旨在深入探讨船舶电气系统的设计要点与注意事项,以确保其在复杂的海上环境下提供可靠、安全、高效的电力支持。在船舶电气系统设计中,充分了解船舶类型和用途,考虑船舶运行环境,注重人机工程学,进行全面的风险评估等是关键的设计要点。在设计阶段注重人机工程学,确保系统操作简便、直观,有助于提高船员工作效率,降低操作风险。全面的风险评估和管理过程有助于系统在面对潜在威胁时采取及时有效的措施,确保船舶安全运行。通过科学合理的设计流程和注意事项,可为船舶在复杂的海上环境下提供可靠的电力支持,保障船员安全,提高船舶在国际市场的竞争力。

智能装船中基于点云技术的船舶舱口数据分析

港口散货码头智能装船技术解放大量人工干预阶段,由算法与计算实现整套装船自动化逻辑,其中核心点在于靠泊待作业船只的舱口自动识别技术与作业过程中无人防护技术,本文主要介绍通过采集激光扫描仪数据与装船机实时数据,计算生成船舶点云空间模型,由自动识别算法计算船舶货仓在码头空间直角坐标系下的空间坐标,包括舱口尺寸、位置、高度等。将计算得到的舱口位置坐标信息下载到装船机PLC中,指导装船机实现无人化、自动化作业,以此增强港口自动化程度。

桥式抓斗卸船机皮带的粉尘治理

本文介绍了一种桥式抓斗卸船皮带机的粉尘治理方案,分析桥式抓斗卸船皮带机的扬尘点及产生粉尘的主要原因,介绍了皮带机除尘选型计算方法及其应用在新港码头的运行效果。

无人船多波束测深技术在抛石护岸工程评价中的应用

与传统的测深仪相比,多波束测深技术采用条带式测量,可对水底进行全覆盖扫测,获取高密度点云数据,实现水底地形的精确三维表达。而无人船测量系统具有自主航行,灵活方便,可手动遥控相互切换等优点,搭载多波束测深系统在抛石护岸、河道整治和应急排险等方面得到广泛应用。该文通过使用集成化华微6号无人船搭载Norbit多波束测深系统对北江大堤西南段抛石前后测量的水底地形进行对比分析,结果能够直观准确地反映抛石前后的水底地形特征变化,并有效评价抛石护岸工程的施工质量。对今后类似的工程项目具有一定的借鉴意义。

多种设备水上水下一体化测绘及三维建模技术探讨

结合安徽升金湖国家级自然保护区湖底地形测绘及建模项目,探讨利用倾斜摄影测量技术、激光点云技术、无人船测量技术等多种测量设备及技术联合测绘水上水下一体化地形图和三维建模技术,实现了湖区地形图一体化测绘,为湖区综合管理及决策服务提供有力数据支撑。

船舶移动路径三维动态场景重建仿真

为保障船舶移动过程中的安全性,提出船舶移动路径三维动态场景重建方法。船舶航行过程中,通过相机等视觉传感器在未知环境下连续获取船舶移动路径图像;采用基于ORB特征提取的算法提取船舶移动路径图像内的特征点,根据汉明距离进行特征点匹配;通过对极几何解算特征点匹配结果获取相机的位姿信息;采用基于特征相关性筛选的关键帧选取机制获取全部关键帧,通过关键帧的点云拼接实现船舶移动路径三维动态场景重建。仿真结果显示,该方法不仅能够有效实现特征点匹配,且正确匹配率达到97%以上,三维场景重建结果的均方误差控制在0.2以下,结构相似性始终高于95%。

基于扫描点云的船舶曲面板成形偏差评定方法研究

船舶曲面板的成形是强非线性问题,仅通过一次曲面加工很难达到曲面板的工程要求,故需对加工曲面板的中间形状进行评定。为得到曲面板的成形偏差,提升船舶曲面板的自动化成形,该文首先基于测量的点云数据,提出了多方位扫描点云合并的方法,将不同位置扫描得到的曲面板点云进行精确配准,实现不同点云之间的最佳贴合;然后将处理好的扫描曲面点云与目标曲面进行位置定位,通过文中所提出的曲面成形偏差计算方法得到加工曲面板垂向、纵向和横向的形状偏差;最后进行了仿真实验,得到的曲板形状偏差计算精度符合船舶曲面板的工程要求,并设计实验测量加工帆形板,以验证方法的实用性。该项研究成果不仅为测量点云数据分布不均匀提供了处理方法,也为加工曲面板各方向成形偏差提供了计算方法。

多尺度信息融合的船舶外板检测三维标志点识别方法

针对船舶外板开展数字化检测技术研究对提升船舶外板智能制造水平具有重要意义;为解决船舶外板检测参考点坐标获取问题,提出了一种识别三维标志点的方法,可在船舶外板数字化检测过程中为实测点云和模型点云的匹配提供参考坐标信息;该方法针对船舶外板结构特点和形面测量需求,设计三维标志点的几何结构;此外,结合三维标志点自身多种特征和周边结构差异化特征,将标志点多种尺度信息进行融合,实现对标志点的精准识别;最后通过标志点测量数据计算对应船舶外板上定位点的三维坐标;通过试验验证了所提出的方法在三维标志点识别方面具有准确性高、定位精准的优点,将大幅提升船舶外板数字化检测的效率。