自主船舶航行系统信息空间安全：挑战与探索

针对自主船舶航行中船-岸、船-船间发生数据交换而形成的信息空间,讨论了此信息空间的安全问题,以及保障信息空间安全在自主船舶这类安全紧要系统中的重要性．阐述了在自主航行的技术趋势下,船舶、岸站形成的动态机会网络特性和搭建可靠、可信和可管控的数据交换体系应具备的条件．从通用的信息安全理论出发,结合自主船舶航行系统的运行特点,梳理了自主航行中由于信息安全缺失而导致的各类隐患及其表现形式．论述了基于现有信息安全中的成熟框架来提供相应解决方案的技术路线．综述了当前受到广泛关注的区块链技术如何应用于自主航行系统并用于解决信息空间中各类实体之间的互信程度问题．     

带拖线阵的水面无人艇局部路径规划算法

针对带有拖线阵的水面无人艇(unmanned surface vessel, USV)局部路径规划问题,提出了一种基于虚拟斥力场的改进人工势场法。首先,对USV和拖线阵进行建模,分析带有拖线阵USV的避障和缆阵有效张力过大问题;然后,通过增加虚拟斥力场改进人工势场法,在USV艇体有效避障的基础上,增加拖线阵位置安全裕度;最后,兼顾缆体的强度安全,实现带有拖线阵的USV整体有效避障。仿真和海上试验结果表明,所设计的方法能够综合保障USV及其拖线阵的航行安全。     

神奇的海火

常言道“水火不相容”。可是,水面上燃烧着火焰的事儿却并不罕见。     

神秘的"海底人"浮出水面

海洋是生命的摇篮，世界上一切生物，包括我们人类，都是来自浩瀚的海洋世界，这是被越来越多探索人类起源问题的科学家所承认的。既然人类是从海洋里爬上来的，是否还有另外一支留在海洋深处?     

欠驱无人水面船有限时间自抗扰循迹控制方法

针对欠驱无人水面船在外界时变环境干扰和模型不确定影响下如何提高循迹控制性能的问题,提出了一种带漂角观测器的有限时间自抗扰循迹控制方法.首先,基于有限时间稳定性理论设计有限时间非线性干扰观测器,对时变大漂角进行在线估计,并结合视线法引导律(LOS),提出有限时间引导律(FLOS),提高引导系统的响应速度和鲁棒性,使得船舶...     

基于NDISI的七台河市不透水面信息提取

基于遥感手段,利用TM影像,对黑龙江省七台河市进行不透水面信息的提取,选取的方法是改进的归一化不透水面指数法(NDISI).这种方法利用各个波段反射率的强弱的特点突出不透水面信息,对结果利用阈值法加以提取,并进行了精度验证.经验证,七台河市的不透水面信息被较好的提取出来了,总精度达到了81.7%,kappa系数达到了0.7162.经过验证,证明归一化不透水面指数法(NDISI)在该地区能够得到较好的应用,也为大范围的不透水面制图提供了指导.     

用HH-SIMPLE方法求解明渠中三维浅水底孔泄流问题

本文针对明渠中三维底孔喷射流问题,提出了一个新的求解 N-S 方程的有限差分方法——HH-SIMPLE 方法.用该方法求解三维水流问题,可以保持 SIMPLE 方法的优点,即可将动量方程中的速度与压力解锅;求解离散化动量方程时可用隐式迭代格式,而无需作“刚盖近似”或“静水压力假设”,因而可很好地处理自由表面.本文中用该法求解的算例在国际计算流体力学领域中目前尚为空白,其三维计算结果可精确地描述在上游有来流情况下的浅水底孔喷流的流场、自由水面和压力场问题.计算结果和试验资料吻合较好.     

基于有效不透水面识别的城市雨洪过程模拟研究

城市化进程加快带来的不透水面积增加是城市洪涝灾害愈加频繁的重要原因.研究聚焦于不透水面的有效性问题,选取了位于北京市凉水河流域的大红门排水区,借助遥感影像通过实地勘察识别有效不透水面,有针对性地构建SWMM城市暴雨径流模型;通过设置不同重现期暴雨情景,定量分析不透水面空间组合方式对城市洪涝的影响.结果表明:考虑不透水面有效性后,率定期2场降水模拟结果的纳西效率系数较传统模式分别提升了13.51%、1.58%,检验期分别提升了9.79%、18.58%.情景分析的结果表明,当有效不透水面占比由100%降低到25%时,5a一遇暴雨的总径流深和洪峰流量能够削减74.6%和65.8%,100a一遇暴雨的削减率为62.9%和21.8%.因此,考虑不透水面有效性将有效提高雨洪模拟的精度,而改变汇流路径,减少有效不透水面是减轻雨洪灾害的重要措施.     

西安浐河城市人造水面富营养化分析

通过对浐河城市人造水面水体中叶绿素(Chl.a)、透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)与化学需氧量(COD)等水质参数实际监测的统计计算,采用综合营养状态指数法对西安浐河城市人造水面水体富营养状况进行了分析和综合评价,计算统计结果表明,浐河城市人造水面水质已呈中度富营养化等级,浐河城市人造水面水质呈有机型污染?⒄攵云湎肿?提出了以截污、清淤、补水、生物净化等工程为主的综合防治对策。     

速度矢量场二阶滑模无人艇引导律

针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_e)模型,设计基于航速(V_g)的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶滑模面设计一种速度矢量场二阶滑模无人艇引导律,并考虑未知扰动因素Δ分析速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的稳定性。仿真结果表明：相比于经典矢量场,速度矢量场有效实现航速V_g越快,航向角变化率越小,矢量场越平缓,提高了USV航行安全性和稳定性;基于速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的路径跟踪控制系统鲁棒性更强,路径跟踪准确度更高,能够较好地完成路径跟踪。