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基于改进动态窗口算法的船舶局部路径规划
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作者 胡梦杰 庄元 +3 位作者 郑元洲 钱龙 刘欣宇 张远锋 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第5期984-990,共7页
文中提出了一种基于改进DWA算法的船舶运动路径规划.该方法通过模糊控制方法制定模糊规则,并设计模糊控制器.在面对不同复杂动态环境时,可以动态调整自身评价函数的权重.设计了静态、动态障碍物两种场景下的仿真对比实验.结果表明:所提... 文中提出了一种基于改进DWA算法的船舶运动路径规划.该方法通过模糊控制方法制定模糊规则,并设计模糊控制器.在面对不同复杂动态环境时,可以动态调整自身评价函数的权重.设计了静态、动态障碍物两种场景下的仿真对比实验.结果表明:所提出的方法能适应各种复杂外界环境. 展开更多
关键词 动态窗口法 模糊控制 路径规划
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基于改进YOLOv5s的轻量化船舶检测算法
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作者 张跃博 郑元洲 +3 位作者 李果 刘业余 方正 张远锋 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第3期596-602,共7页
针对当前船舶检测模型复杂度高、对设备资源要求较高等问题,提出一种基于YOLOv5s的船舶目标检测算法SRE-YOLOv5s.该算法使用ShuffleNetV2轻量级网络替换YOLOv5s原始特征提取主干网络降低模型复杂度,并使用感受野模块(Receptive Field Bl... 针对当前船舶检测模型复杂度高、对设备资源要求较高等问题,提出一种基于YOLOv5s的船舶目标检测算法SRE-YOLOv5s.该算法使用ShuffleNetV2轻量级网络替换YOLOv5s原始特征提取主干网络降低模型复杂度,并使用感受野模块(Receptive Field Block,RFB)增强算法特征处理能力,考虑到Complete IoU(CIoU)损失函数会影响模型收敛速度,采用Efficient IoU(EIoU)损失函数进行优化.通过对SRE-YOLOv5s算法进行训练和验证,结果表明:SRE-YOLOv5s在轻量化的同时保证了检测精度,与其他主流轻量化检测模型相比,SRE-YOLOv5s具有更好的检测性能.此外,根据船舶可视化检测结果可知,SRE-YOLOv5s模型在实际场景中具有较大的应用潜力. 展开更多
关键词 船舶检测 YOLOv5s 轻量级网络 感受野
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一种基于IPSO优化ELM的内河船舶轨迹预测方法 被引量:1
3
作者 郑元洲 刁士桐 +3 位作者 钱龙 张远锋 李梦希 刘欣宇 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2023年第4期764-769,共6页
文中针对现有预测模型精度和计算效率不高的问题,提出一种引入深度学习框架(ELM)和改进粒子群算法(IPSO)的预测模型,进行内河船舶轨迹预测.采用长江武汉段实测AIS数据并从中提取一系列典型轨迹,使用ELM方法对典型轨迹进行实时预测,考虑... 文中针对现有预测模型精度和计算效率不高的问题,提出一种引入深度学习框架(ELM)和改进粒子群算法(IPSO)的预测模型,进行内河船舶轨迹预测.采用长江武汉段实测AIS数据并从中提取一系列典型轨迹,使用ELM方法对典型轨迹进行实时预测,考虑到ELM网络的超参数难以人工取到最优,提出采用IPSO算法对网络超参数进行寻优处理,利用最优网络参数构建轨迹预测模型(IPSO-ELM),并与SVM方法、LSTM方法和ELM方法进行对比实验.结果表明:IPSO-ELM有效提高了轨迹预测精度. 展开更多
关键词 极限学习机 改进粒子群 内河航道 船舶轨迹预测
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桥区水域船舶追越与偏离的非安全行为识别
4
作者 李梦希 束亚清 +2 位作者 郑元洲 王帅奇 刁士桐 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2023年第3期561-567,共7页
文中提出一种面向桥区水域的船舶非安全行为识别模型.通过分析桥区水域AIS数据,得出桥区船舶轨迹的行为特征,并将非安全行为分为追越与偏离两种.基于拟合的船舶领域建立船舶追越行为识别模型,结合改进的Hausdorff方法对桥区过桥轨迹进... 文中提出一种面向桥区水域的船舶非安全行为识别模型.通过分析桥区水域AIS数据,得出桥区船舶轨迹的行为特征,并将非安全行为分为追越与偏离两种.基于拟合的船舶领域建立船舶追越行为识别模型,结合改进的Hausdorff方法对桥区过桥轨迹进行聚类获得相应典型轨迹建立偏离行为识别模型.实验以武汉长江大桥桥区水域为例.证明桥区水域非安全航行行为识别模型可有效识别过桥船舶的追越、位置偏离、航速偏离等非安全行为. 展开更多
关键词 内河桥区 特征提取 行为识别 船舶轨迹
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沿岸建筑物对VTS雷达的遮蔽影响 被引量:5
5
作者 郑元洲 程小东 +2 位作者 甘浪雄 周春辉 高俊杰 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-6,12,共7页
为研究沿岸建筑物对雷达的遮蔽影响程度,根据建筑物的结构形式特点及其与雷达的相对高度建立遮蔽区域的表达模型;建立坐标系,根据几何关系计算得到遮蔽区范围和高度;基于雷达电磁波绕射理论,计算出遮蔽区的目标发现高度。以太子湾邮船... 为研究沿岸建筑物对雷达的遮蔽影响程度,根据建筑物的结构形式特点及其与雷达的相对高度建立遮蔽区域的表达模型;建立坐标系,根据几何关系计算得到遮蔽区范围和高度;基于雷达电磁波绕射理论,计算出遮蔽区的目标发现高度。以太子湾邮船母港建筑物对蛇口雷达的影响为例,运用数值计算模型对遮蔽区域的面积和高度进行计算及可视化,并用实船试验和实船观测加以验证。研究结果不仅可用于分析建筑物对现有VTS(Vessel Traffic Service,VTS)雷达站的影响,还可为拟建VTS雷达站选址提供参考。 展开更多
关键词 沿岸建筑物 VTS雷达 遮蔽 电磁波绕射 实船试验
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非规则重大件焊接系固方法 被引量:3
6
作者 郑元洲 甘浪雄 +1 位作者 徐双喜 张磊 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第2期58-61,96,共5页
参考《海上拖航指南》计算分段受到的外力,依据焊缝轴惯性矩剪切强度理论推导出焊接结构件所能提供的最大水平系固力和最大垂向系固力,并对分段横向滑动平衡、纵向滑动平衡和横向翻转平衡进行计算,确定系固结构件的数量和布置位置。该... 参考《海上拖航指南》计算分段受到的外力,依据焊缝轴惯性矩剪切强度理论推导出焊接结构件所能提供的最大水平系固力和最大垂向系固力,并对分段横向滑动平衡、纵向滑动平衡和横向翻转平衡进行计算,确定系固结构件的数量和布置位置。该焊接系固方法可为非规则重大件的系固提供借鉴。 展开更多
关键词 水路运输 重大件 惯性力 系固力矩 焊缝强度
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基于图像信息检测的船-桥智能避碰系统研究 被引量:3
7
作者 郑元洲 吴卫国 +1 位作者 张文涛 徐海祥 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2012年第4期731-735,共5页
将避碰决策系统分为船舶运动检测、视觉几何模型和船舶运动态势计算、碰撞预报及预控3部分.针对图像质量问题采取图像预处理增强、中值滤波、直方图均衡处理方法.采用相位相关算法基于背景模态模式静态空间信息记录图像信息,补偿图像抖... 将避碰决策系统分为船舶运动检测、视觉几何模型和船舶运动态势计算、碰撞预报及预控3部分.针对图像质量问题采取图像预处理增强、中值滤波、直方图均衡处理方法.采用相位相关算法基于背景模态模式静态空间信息记录图像信息,补偿图像抖动.基于视觉几何模型计算船舶运动态势计算船舶目标空间坐标位置、船舶型尺度、船速、船首向等.基于实时运动状态信息和桥区船舶运动态势预报碰撞危险以及避碰决策模式.引入避碰等级术语通过计算桥区船舶操纵避碰相关参数,进行避碰早期预警并得出避碰操纵决策方案.形成合理化的船-桥避碰决策系统,以达到船-桥避碰预警预控的智能效果. 展开更多
关键词 运动物标检测 运动补偿 视觉几何模型 航迹预警预控
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船-桥避碰监测预警系统研究 被引量:11
8
作者 徐海祥 吴卫国 +2 位作者 余晋刚 田金文 郑元洲 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期151-156,共6页
为提高桥区船舶航行安全,提出一种基于智能视频处理技术的船-桥避碰监测预警系统。该系统实时采集桥区场景视频,利用视频处理技术自动检测运动船舶目标,基于视觉几何模型进行船舶空间定位,提取船舶运动态势参数,并结合船舶航行操纵知识... 为提高桥区船舶航行安全,提出一种基于智能视频处理技术的船-桥避碰监测预警系统。该系统实时采集桥区场景视频,利用视频处理技术自动检测运动船舶目标,基于视觉几何模型进行船舶空间定位,提取船舶运动态势参数,并结合船舶航行操纵知识和相关模型,进行船-桥碰撞风险预测,输出避碰操纵命令。大量仿真及现场试验结果表明,该系统能检测出航行异常船舶并输出避碰操纵命令,达到主动避碰的目的。 展开更多
关键词 航行安全 船-桥避碰 智能视频处理 运动目标检测与跟踪 计算机视觉
原文传递
舰船防护液舱吸收爆炸破片的机理 被引量:14
9
作者 李营 吴卫国 +2 位作者 郑元洲 李晓彬 张玮 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期38-44,共7页
防护液舱是舰船抵御爆炸破片的重要设置。将液舱吸收爆炸破片过程分为4个阶段,分析破片速度衰减规律,对比了有无舱内液体对舱壁破损模式的影响以及破片速度对能量转换关系的影响。研究表明,液舱对大质量高速破片的吸收效果更为明显,前... 防护液舱是舰船抵御爆炸破片的重要设置。将液舱吸收爆炸破片过程分为4个阶段,分析破片速度衰减规律,对比了有无舱内液体对舱壁破损模式的影响以及破片速度对能量转换关系的影响。研究表明,液舱对大质量高速破片的吸收效果更为明显,前后舱壁的主要变形机理为膜应力,破片能量大部分转化为水的动能和内能,且随着速度增加内能的比重将增加。 展开更多
关键词 防护液舱 爆炸破片 膜应力
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船舶碰撞事故反演有限元仿真 被引量:6
10
作者 张磊 赵晓博 +3 位作者 甘浪雄 李慧 郑元洲 周春辉 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第1期78-83,共6页
目前海事事故调查主要通过询问事故当事船舶上的船员及搜集船舶航海图书资料等手段进行定性分析,不仅调查难度大,而且会造成当事双方产生纠纷。因此,客观地还原船舶碰撞过程对海事事故调查及纠纷处理而言尤其重要。以一起船舶碰撞事故为... 目前海事事故调查主要通过询问事故当事船舶上的船员及搜集船舶航海图书资料等手段进行定性分析,不仅调查难度大,而且会造成当事双方产生纠纷。因此,客观地还原船舶碰撞过程对海事事故调查及纠纷处理而言尤其重要。以一起船舶碰撞事故为例,采用有限元仿真方法动态还原船舶瞬时碰撞姿态,将碰撞区域结构损伤的数值仿真结果与海事实际勘验结果相对比。结果表明:数值仿真结果与实际勘验结果的吻合度较高,能为碰撞事故调查起到指导作用。 展开更多
关键词 船舶碰撞 有限元 仿真 碰撞姿态 结构损伤 事故调查
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大型无动力船舶码头系泊防台计算模型优化 被引量:3
11
作者 甘浪雄 佘运友 +3 位作者 刘成勇 郑元洲 张磊 王晓晨 《中国航海》 CSCD 北大核心 2016年第1期79-84,共6页
当大型无动力船舶主机推进设备缺失或发生故障时,码头系泊防台安全问题尤为突出;同时,国内外船舶系泊防台数值计算模型均只给出风、流作用下的系缆力计算公式,计算不够准确。对此,首先运用大型船舶操纵模拟器对船舶码头系泊防台进行建... 当大型无动力船舶主机推进设备缺失或发生故障时,码头系泊防台安全问题尤为突出;同时,国内外船舶系泊防台数值计算模型均只给出风、流作用下的系缆力计算公式,计算不够准确。对此,首先运用大型船舶操纵模拟器对船舶码头系泊防台进行建模仿真,证明船舶缆绳系泊防台方案的可行性和局限性;然后针对缆绳系泊方案提出大型无动力船舶码头组合系泊优化防台方案,并以30万吨级超大型油船(Very Large Crude Carrier,VLCC)为研究对象,运用MATLAB工具比较其在采用优化方案前后的受力变化规律;最后结合组合系泊优化防台方案成功应用于友联船厂的实际经验,证明该方案的全面性和实践性。 展开更多
关键词 水路运输 无动力船舶 系泊防台 系缆力 模型优化
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基于卡尔曼滤波和ISODATA的航标漂移预警方法 被引量:5
12
作者 甘浪雄 徐才云 +2 位作者 周春辉 郑元洲 陈润 《上海海事大学学报》 北大核心 2017年第4期26-31,共6页
为解决目前航标遥控遥测系统中航标漂移误报警过多的问题,提出一种基于卡尔曼滤波和迭代自组织数据分析算法(iterative self-organizing data analysis technique algorithm,ISODATA)的组合优化方法。该方法如下:对航标GPS接收机原始坐... 为解决目前航标遥控遥测系统中航标漂移误报警过多的问题,提出一种基于卡尔曼滤波和迭代自组织数据分析算法(iterative self-organizing data analysis technique algorithm,ISODATA)的组合优化方法。该方法如下:对航标GPS接收机原始坐标数据进行滤波,消除波动较大的数据后得到较可靠的航标位置数据;使用ISODATA得出其聚类中心;以该聚类中心取代航标抛设位置作为航标回旋中心,计算航标漂移距离。测试结果表明,该组合优化方法能够获取较为准确的航标漂移距离,在降低航标维护成本的同时,还能有效减少误报警。 展开更多
关键词 航标 卡尔曼滤波 迭代自组织数据分析算法(IS0DATA) 误报警
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基于灰色系统理论的航道交通流预测研究
13
作者 郑元洲 余芬芬 《中国水运(下半月)》 2009年第11期17-18,共2页
将陆上交通运输流的预测研究方法引入水路交通流预测研究之中,重点分析航道交通流观测系列的非线性特性,通过状态空间的重构,计算关联算子。提出航道交通流量的预测工作流程,基于灰色系统理论建立GM(1,1)的预测模型,将该模型应用于航道... 将陆上交通运输流的预测研究方法引入水路交通流预测研究之中,重点分析航道交通流观测系列的非线性特性,通过状态空间的重构,计算关联算子。提出航道交通流量的预测工作流程,基于灰色系统理论建立GM(1,1)的预测模型,将该模型应用于航道中、长期交通流,能实现较好的预测准确性和有效性。 展开更多
关键词 灰色系统理论 船舶交通流 GM(1 1) 关联算子
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夹层板改善单舷侧散货船耐撞性能的数值模拟分析 被引量:8
14
作者 李慧 张磊 +2 位作者 甘浪雄 郑元洲 赵晓博 《船海工程》 北大核心 2015年第6期35-40,共6页
船舶碰撞事故中船艏对船中垂直碰撞是最为危险的情形,为提高船舶的防撞性,在单层壳舷侧填充夹层(蜂窝式夹层板、圆管式夹层板、折叠式夹层板等)以提高舷侧结构的能量吸收能力。利用有限元仿真软件MSC/Dytran对改进的夹层板舷侧结构及常... 船舶碰撞事故中船艏对船中垂直碰撞是最为危险的情形,为提高船舶的防撞性,在单层壳舷侧填充夹层(蜂窝式夹层板、圆管式夹层板、折叠式夹层板等)以提高舷侧结构的能量吸收能力。利用有限元仿真软件MSC/Dytran对改进的夹层板舷侧结构及常规舷侧结构在横向冲击载荷作用下的变形损伤、能量吸收及极限撞击速度进行对比分析。数值仿真结果表明,改进的夹层板结构显著提高了舷侧结构的耐撞能力,是一种先进的船舶防护结构形式,且圆管式夹层板结构最理想,上蒙皮为其主要吸能构件。 展开更多
关键词 防撞性 船舶碰撞 夹层板 结构优化
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闽江口水域船舶定线制 被引量:3
15
作者 徐才云 郑元洲 +3 位作者 甘浪雄 周春辉 张磊 程慧中 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第4期45-50,共6页
为改善闽江口水域的船舶通航环境,理顺和简化闽江口水域的船舶交通形势,利用闽江口水域船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,基于ArcGIS平台对该水域内的船舶航迹分布和交通流量等特征进行全面分析。根据定线制... 为改善闽江口水域的船舶通航环境,理顺和简化闽江口水域的船舶交通形势,利用闽江口水域船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,基于ArcGIS平台对该水域内的船舶航迹分布和交通流量等特征进行全面分析。根据定线制的国际规范,结合国内外相关学者的定线制理论成果,论述闽江口水域定线制的尺度参数设计,提出闽江口水域船舶定线制的几种可行方案。结合交通冲突技术对这些方案进行比选,得出最佳推荐方案。该研究可为指导闽江口水域船舶安全航行和缓解海事主管部门的监管压力提供参考。 展开更多
关键词 闽江口 船舶定线制 设计 ARCGIS 交通冲突技术
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基于低速Taylor杆实验的应力波效应对船用低碳钢损伤特性的影响(英文) 被引量:3
16
作者 李晓彬 李营 郑元洲 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期1495-1504,共10页
Taylor杆常被用于确定材料动力学行为和损伤特性的常用实验。文章开展了低碳钢的霍普金森压杆实验和缺口拉伸实验,并基于J-C模型和B-W损伤模型确定了船用低碳钢的动力学特性。开展了150-250 m/s速度内的Taylor杆撞击实验的仿真,划分了... Taylor杆常被用于确定材料动力学行为和损伤特性的常用实验。文章开展了低碳钢的霍普金森压杆实验和缺口拉伸实验,并基于J-C模型和B-W损伤模型确定了船用低碳钢的动力学特性。开展了150-250 m/s速度内的Taylor杆撞击实验的仿真,划分了应力波不同效应的4个阶段,确定了大塑形变形、延性损伤和剪切损伤等3种典型损伤模式。该文为确定船用钢在爆炸冲击载荷下的损伤特性提供了参考。 展开更多
关键词 低速冲击 应力波效应 应力三轴度 延性损伤 剪切损伤
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定航线下考虑ECA的船舶航速多目标优化模型 被引量:7
17
作者 甘浪雄 卢天赋 +1 位作者 郑元洲 束亚清 《中国航海》 CSCD 北大核心 2020年第3期15-19,共5页
在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模... 在考虑船舶排放控制区(Emission Control Area,ECA)的背景下,通过航速优化对船舶航行成本和航行时间进行有效折中,降低船舶营运成本。针对营运成本和航行时间2个互相冲突的关键因素建立一种多目标航速优化模型。分别建立船舶营运成本模型和航行时间模型,通过带精英策略的非支配排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGAⅡ)求得营运成本和航行时间的Pareto解集,采用模糊隶属度函数,从Pareto解集中筛选出最佳折中解。实际案例分析结果表明:在一定的时间约束下,船舶在ECA内适当减速,在ECA外加速可有效减少营运成本。当船舶以优化航速航行时,可有效减少船舶营运成本,节省船舶航行时间,为船公司提供一定的管理依据并带来可观的经济收益。 展开更多
关键词 多目标优化 运营成本 带精英策略的非支配排序遗传算法 PARETO前沿 模糊隶属度函数
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灰色系统理论在海上交通事故预测中的应用 被引量:5
18
作者 甘浪雄 张宝刚 +1 位作者 郑元洲 彭家敏 《船海工程》 北大核心 2008年第6期99-102,共4页
以某港口2001-2007年海上交通事故统计数据为依据,应用灰色系统预测理论,建立该港口海上交通事故的GM(1,1)模型和UGM(1,1)模型,进行定量计算,结合定性分析,从而预测出该港口2008年海上交通事故的数量,以及2008年各种海上交... 以某港口2001-2007年海上交通事故统计数据为依据,应用灰色系统预测理论,建立该港口海上交通事故的GM(1,1)模型和UGM(1,1)模型,进行定量计算,结合定性分析,从而预测出该港口2008年海上交通事故的数量,以及2008年各种海上交通事故的比例。 展开更多
关键词 海上交通事故 灰色系统理论 GM(1 1)模型 UGM(1 1)模型
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内河弯曲河道船舶过弯自适应航迹控制仿真 被引量:2
19
作者 甘浪雄 吴昌胜 +2 位作者 邓巍 郑元洲 周春辉 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期461-471,共11页
针对弯曲河段水流特征复杂,船舶过弯操纵困难等特点,结合船舶AIS(Automatic identification System)轨迹及习惯航路特征,采用智能航迹航向控制算法实现船舶安全过弯的自动控制。选取研究水域,根据分道航行规则合理规划船舶过弯航迹,构... 针对弯曲河段水流特征复杂,船舶过弯操纵困难等特点,结合船舶AIS(Automatic identification System)轨迹及习惯航路特征,采用智能航迹航向控制算法实现船舶安全过弯的自动控制。选取研究水域,根据分道航行规则合理规划船舶过弯航迹,构建船舶运动仿真软件,融合自适应模糊控制算法与传统PID控制设计了自适应模糊PID航迹航向控制器,对非汛期、汛期船舶上下行过弯航迹控制仿真。结果表明:不同环境下自适应模糊PID控制器均能很好跟踪控制船舶航迹,更贴合实际航迹,能够保障船舶过弯安全性与可靠性。 展开更多
关键词 弯曲河段 船舶操纵 自适应模糊控制 PID控制仿真
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内河船舶经典过弯操作经验“挂高取矮”数值解析 被引量:2
20
作者 甘浪雄 邓巍 +2 位作者 张磊 吴昌胜 郑元洲 《中国航海》 CSCD 北大核心 2021年第1期44-50,共7页
内河弯曲河段水流流态复杂多变,导致船舶过弯操纵存在困难,驾驶员大多依靠操船经验操作,但统计结果表明,水上发生交通安全事故大多与"人(驾驶员)"有关,其中人为失误因素导致水上交通安全事故的概率约占80%。为解决此矛盾并保... 内河弯曲河段水流流态复杂多变,导致船舶过弯操纵存在困难,驾驶员大多依靠操船经验操作,但统计结果表明,水上发生交通安全事故大多与"人(驾驶员)"有关,其中人为失误因素导致水上交通安全事故的概率约占80%。为解决此矛盾并保证船舶安全过弯,选取研究水域对其弯曲流场的特点和船舶航行规律进行分析,充分吸取经典船舶过弯经验并对经典过弯操作经验"挂高取矮"进行数值解析,采用标准与数值公式比对计算的方法确认船舶下行过弯操作所需的船舶挂高量与航行漂角。研究结果表明:在选取合理的参数之后,"挂高取矮"操作可有效减少水流流态对船舶的影响,保障船舶过弯安全,"挂高取矮"数值解析方法可行可信。 展开更多
关键词 弯曲河段 挂高取矮 数值解析
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