变化海流环境下AUV能量最优三维路径规划

为获取变化海流环境下自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)的能量最优路径, 基于最优控制理论提出一种用于AUV的三维能量最优路径规划算法。首先, 为了有效抑制海流对路径规划的影响, 将海流向量加入到AUV运动学模型中。其次, 在已知俯仰角及AUV位置的情况下, 利用庞特里亚金极小值原理, 获得能量最优控制律。最后, 利用线性定常系统的状态空间理论, 计算得到初始艏向角、航速以及能量消耗。在仿真环节, 通过与负反馈控制策略相比较, 说明所提算法能够规划出三维能量最优路径, 而且可以有效降低AUV的能量消耗。     

双透射率成像模型与Retinex 融合的水下图像清晰化

针对水下图像出现的颜色失真、对比度低、雾化现象等问题,提出双透射率成像模型与Retinex融合的水下图像清晰化方法.首先,采用基于改进双透射率成像模型的复原算法,用以解决图像雾化以及亮度失衡;其次,在带色彩恢复的多尺度Retinex增强算法中引入引导滤波,解决图像色偏问题;此外,引用自动色彩增强算法,有效提升对比度;最后,将三个输入图像与结合对比度、显著性、饱和性得到的对应权重图采用多尺度融合框架得到清晰化水下图像.实验结果表明,与现有新颖算法相比,所提方法可以最大程度地将多种单一算法的优势有效结合起来,水下彩色图像质量评价指标(underwater color image quality evaluation,UCIQE)均值高于各比较算法6.03％且加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)特征匹配点明显提升,算法能在保留图像细节的同时有效校正色偏现象、提升图像对比度及清晰度,更符合人眼的视觉效果.     

一种基于低速、小振幅周期运动CFD数值模拟的水下滑翔机附加质量求解方法

水下滑翔机在流体中变速运动会带动周围流体一起做变速运动,这一部分流体的质量称为水下滑翔机的附加质量.附加质量对水下滑翔机的动力学行为具有重要影响.本文提出了一种水下滑翔机附加质量求解方法,即利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对水下滑翔机在静止的无黏流体中低速、小振幅周期运动进行数值模拟,进而求得附加质量.使用商用CFD软件STAR-CCM+计算了海燕-L水下滑翔机的附加质量,与基于势流理论的H-S面元法计算结果相差5%以内;与水下滑翔机模型水池试验结果相比,除垂直于水下滑翔机机翼方向的附加质量λ₂₂以外,其他附加质量的相对误差在6%以内,优于常规的平面运动机构试验的CFD数值模拟等其他求解方法.该方法只需要建模一次,在同一个流体域中模拟水下滑翔机的4种运动方式,监控其所受水动力和力矩,即可得到水下滑翔机的附加质量,极大提高了附加质量求解效率.同时,该方法能适用于任意尺寸、形状的水下滑翔机,对不同型号水下滑翔机水动力外形设计、动力学建模都具有较大的参考价值.     

水下三维激光扫描在导管架平台损伤测量中的应用

海洋石油导管架结构受损点的尺寸测量目前主要使用机械卡尺测量，这种测量方法存在较大的误差，无法全面评估损伤点对导管架的影响，为此，需要引进新的方法和技术来满足导管架损伤点的测量。为准确评估损伤点对导管架的影响，保证导管架运营的安全，采用水下机器人（ROV）搭载三维激光扫描仪，分别对中国某海域导管架的阳极和已知损伤区域进行激光扫描，通过对激光点云数据的处理，得到被测物的三维模型，从而实现损伤结构的尺寸测量。研究结果表明，激光扫描仪便于ROV搭载和安装，可以应用于导管架已知损伤点的测量，测量精度可达毫米级。激光扫描测量的精度受诸多因素影响，作业时需优化作业方式，从而得到高质量的数据。ROV搭载水下三维激光技术，为深水结构物的尺寸测量提供了一种高精度的可行性方案，可以进行水下结构物的三维建模和尺寸测量，调查结果准确可靠，为后续的完整性评估提供参考。     

水利工程中河道生态护坡施工技术研究

在城市基础设施建设中,水利工程建设发挥着重要作用,具有防洪、发电、灌溉的功能。水利工程中的河道生态环境同样重要,需要相关部门加强河道生态护坡施工技术管理,提高生态效益。本文主要介绍了我国水利工程中河道生态护坡施工技术的重要作用,详细说明了该施工技术,旨在为相关研究提供借鉴。     

潮控型分汊河口分流过程探讨 ——以长江北支口为例

长江北支口是典型的潮控型分汊河口,其水动力及其汊道分流过程是影响潮控河口物质输运和地貌演变的主要因素.本文基于2018年春季在北支口各汊道的坐底三脚架资料与断面走航资料,计算各汊道的优势流.结果发现:大潮时,北支三条港与顾圆沙南水道均呈现涨潮优势,水流净向陆输运;顾圆沙北水道则呈现落潮优势,水流净输运方向指向口外.同时,结合FVCOM高分辨率数值模拟,对北支口分流过程进行模拟.结果表明,由于顾圆沙南水道近海口断面面积远大于北水道,且方位与涨潮时潮波传播方向一致,大部分外海潮波经过顾圆沙南水道上溯,涨潮量在南北水道空间上分配的差异性极大;同时,一部分经顾圆沙南水道上溯的潮波会越滩至北水道,与上游径流汇合后,共同经顾圆沙北水道下泄,北水道的落潮量增加,落潮量在空间上分配的差异性减小.当大潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为29.7%、47.2%;小潮时,顾圆沙北水道的涨落潮分流比为41.6%、43.1%.北支口余流基本态势为南水道进、北水道出.这些指标及分流特征可为河口的物质输运、地貌演变及各汊道的发育、维持和衰亡过程的预测提供关键的指示参数.     

基于因子图的协同定位与误差估计算法

针对多自主水下航行器协同定位系统中从艇的数据融合问题,首先建立了协同定位系统的数学模型,然后分析了速度误差及航向误差对从艇定位误差的影响,同时设计了协同定位及误差估计的因子图模型。接着,提出了基于高斯噪声的协同定位及误差估计算法,利用均值和方差在因子图各节点间传递完成对从艇位置、速度误差和航向误差的估计。为了验证算法的有效性,通过仿真实验和实船试验的离线数据对协同定位及误差估计算法进行验证。结果表明,所提算法可以有效降低从艇的定位误差,在从艇自主定位时尤其明显,大幅提高了从艇的导航定位能力。     

重拳出击 全力攻坚——靖州县全力整治河道采砂与无证采砂工作侧记

<正>"自从这里采砂船被关停后,河水明显变清了,也听不到机器的喧嚣声了,这是政府为百姓做的一件大好事呀!"家住靖州县太阳坪乡的张大爷激动地说。历经一个多月的整治,太阳坪河段非法采砂现象得到了极大遏制。环境变好了,老百姓自然高兴了。靖州县河道采砂主要集中在渠江流域和四乡河段。近几年,该县无证采砂、禁采区采砂、乱采乱挖、乱堆乱放等现象有所抬头,且部分采砂船越造越大,设备越来越先进,致使河