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期刊信息/Journal information
海洋技术学报
海洋技术学报

罗续业

季刊

1003-2029

haiyangjishu@163.com

022-27536597

300112

天津市南开区芥园西道219号增1号

海洋技术学报/Journal Journal Of Ocean Technology北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊以开发利用海洋资源，搞好海洋公益技术服务为重点，坚持科学技术面向经济发展，推广科技成果，传播科技信息，服务于我国科技、国防现代化为宗旨，团结广大海洋科技工作者，积极开展学术交流，为繁荣我国的海洋事业服务。
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    基于PSO-BPNN算法的CFOSAT SWIM有效波高修正方法

    张锐张杰万勇
    1-11页
    查看更多>>摘要：高精度的有效波高(Significant Wave Height，SWH)观测对于海洋领域的研究至关重要。中法海洋卫星(China-France Oceanography Satellite，CFOSAT)搭载的波谱仪(Surface Waves Investigation and Monitoring，SWIM)可提供全球范围内的波浪数据，但非星下点有效波高数据经验证后与真实值相比存在偏差，因此有必要对其进行修正。本文通过利用CFOSAT搭载的散射计(wind Sactterometer，SCAT)传感器提供的风场数据，建立基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization，PSO)的反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network，BPNN)，发展了对SWIM 6°波束有效波高数据修正的模型，并使用 8°和 10°波束有效波高验证了模型的适用性。结果表明:修正后的SWIM中 6°波束有效波高均方根误差为 0。232 9 m，相关系数R为0。985 8，模型对 8°和 10°有效波高修正也达到较高精度。该模型在中等海况下修正效果最好，但在低海况和高海况下分别存在高估和低估现象，通过增加低海况和高海况的训练数据可减小该部分误差。最后对比不同机器学习模型，证明了PSO优化算法可以提高模型精度。本文提出的PSO-BPNN网络模型有效地提高了有效波高参数的精度，可为参数修正研究提供一种实验思路。

    波谱仪散射计时空匹配有效波高修正粒子群优化算法反向传播神经网络

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    基于船载无人机的海洋广域通信系统设计

    赵卓穆原子周宁杨俊飞...
    12-19页
    查看更多>>摘要：无人系统的快速发展促进了海洋观测技术快速更新迭代。在海洋多尺度动力过程等研究中，各无人系统海上观测信息需要有海洋广域通信系统来保障。以母船为搭载平台，无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)为通信中继，批量化搭载无人艇(Unmanned Surface Vehicle，USV)等设备作业的海洋观测方法是一种新的研究海洋多尺度动力过程的方法。根据母船、UAV、USV在观测系统中的作业定位，分析了无人系统作业的通信需求，设计了 1 400 MHz+800 MHz的AB网海上通信系统，实现了USV与母船的直接通信、以UAV为通信中继的广域通信和空中接力，达到了USV艇体、视频、作业数据信息传输的目的。该方案具有广域、自组网、高可靠的特点，满足母船批量化搭载无人系统装备海洋观测作业的需求。

    海洋观测母船UAVUSV通信系统

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    LNG码头多源监测预警的船海岸一体化建设

    张坤尹崇杰邵珠祥张超...
    20-28页
    查看更多>>摘要：随着经济与科技的发展，安全管控手段不断提升，码头智能化建设成为必然趋势。本文首次提出建设基于多源长期服役传感器实时监测预警的液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)码头的新思路和新方法，并在青岛港董家口港区完成了初步探索与建设。本文基于多源长期服役传感器实时监测预警系统的建设和运行，阐明了在线智能航标观监测和船舶运动姿态实时监测技术的实用性和重要性，诊断分析了船舶运动姿态受海洋动力环境的安全风险和影响，对于LNG码头的安全智慧化建设、运营和发展有着重要意义。

    夜航智能航标船舶运动姿态气象水文监测

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    海缆探测型科考船月池导流罩优化设计

    刘艳贵傅望安曾崇济田晓庆...
    29-37页
    查看更多>>摘要：多波束作为海底地形和资源勘探的工具已被广泛应用，然而受水流速度和噪声等的干扰，其测量精度有较大影响，有必要结合科考船的实际工况对月池导流罩进行优化设计。本文以探测型科考船为研究对象，针对科考船月池内部流场紊乱、水体噪音大等问题，开展月池导流罩的优化设计。首先从多波束设备外部导流减阻方面考虑，设计无缘喇叭口流线型导流罩。然后进一步从降低水体紊流度、防缠绕及消除卷吸效应等方面着手先后设计了局部挡水板、增设外缘、全封闭型、分体错位型、单外延对接结构及改用直线平口挡板等 8 种导流罩的优化设计方案。采用计算流体力学方法详细分析了各个方案下科考船月池在不同航速时内部的流场特性及水动力性能，最终得出分体错位型导流罩为该型科考船最佳设计方案。本文可为旧船改造、船型优化提供技术参考。

    科考船多波束数值模拟导流罩流场分析

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    基于视觉伺服的可重构海洋浮体对接非线性模型预测控制

    石冉博赵威严付东飞
    38-47页
    查看更多>>摘要：为解决在全球定位系统(Global Positioning System，GPS)信号缺失和环境感知不足的条件下，只使用单目相机进行可重构浮体厘米级精准对接的实际问题，本文提出了一种用于受到外部干扰的可重构浮体拼接过程的鲁棒非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predivtive Control，NMPC)策略。本文首先定义相机平面中的3 个图像矩作为视觉特征获得图像运动学模型，然后通过整合该图像运动学模型和浮体的动力学模型，并建立了基于图像的视觉伺服(Image Based Visual Servo，IBVS)系统模型。根据此模型为浮体的拼接设计了一种NMPC控制方案，从而保证了浮体各物理约束和摄像机的视界约束。为了改善系统鲁棒性，根据系统连续性假设设计了一种收紧状态约束来处理外部干扰。最后，通过仿真实验和湖试实验验证了该方案的有效性。

    预测控制多智能体协同控制信息物理系统可重构浮体图像运动学

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    基于磁谐振测量海水电导率的机理分析与验证

    陈立兴王韬孔佑迪
    48-55页
    查看更多>>摘要：针对咸潮等低电导率海水环境的电导率测量，本文对基于磁谐振系统的海水电导率测量方法进行了重点研究，从不同角度分析了海水涡流对耦合线圈系统的影响，提出了一种此类问题的海水等效电路模型，并重点分析了海水电导率变化对线圈的自感、互感和电阻参数的影响，将原有的模型进行了参数化拓展，推导出了适用于线圈参数分析的相关理论和公式。通过仿真与试验验证了海水电导率变化对系统的影响机理，结果表明:海水电导率主要通过影响线圈周围的电场，进而改变线圈的等效电阻，从而影响系统的测量电压参数。该理论可以为海水等低电导率介质的电导率测量提供支持。

    海水涡流海水电导率测量平面螺旋线圈线圈参数

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    非均匀温度场下深海夹层管侧向屈曲影响因素研究

    薛嘉琦李昌良张亚张磊...
    56-67页
    查看更多>>摘要：深海高压和低温环境使得海底管道的整体屈曲现象日益突显，其中流体流态、管道初始缺陷和管土摩擦作用对海底管道整体屈曲的影响尤为显著。针对管道的非均匀温度分布及深海高压环境，本文建立了非均匀温度场下夹层管整体屈曲分析有限元模型，探讨了两种流态下夹层管各层管道在屈曲变形过程中的位移构型和受力状态，分析了管道缺陷参数和管土摩擦对管道屈曲特性的影响。计算结果表明:夹层管在屈曲过程中，内管和夹芯层受热膨胀轴向受压，外管受迫变形轴向受拉;紊流工况下夹层管整体应力大于层流工况，管道的侧向位移和轴向位移随轴向摩擦系数的增大而减小，随缺陷幅值的增长而增大，缺陷幅值达 1。2 m后，增幅迅速降低;管道临界屈曲温度与缺陷幅值呈正相关，但与管土摩擦系数呈负相关;缺陷幅值越大，管道最大应力越早进入塑性阶段。

    深海夹层管非均匀温度场侧向屈曲初始缺陷

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    基于CNN-LSTM的海底电缆故障识别方法

    闫循平丛贇李渊孙璐...
    68-76页
    查看更多>>摘要：海底电缆在电能传输和跨洋通信中扮演着重要的角色，而海缆故障识别技术则是确保电力系统和通信系统稳定运行的关键。传统的海缆故障识别方法主要依赖人工经验，存在识别精度差效、识别率低下的问题。为此，本文提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)长短期记忆网络(Long Short Term Memory，LSTM)级联网络的故障识别方法，以解决这一问题。该方法将故障的海缆磁场数据作为输入，通过CNN对故障进行浅层特征提取，再利用LSTM对深层故障特征进行提取，从而实现对海缆常见故障类型(内芯部分断路、铠装层脱落和内芯劣化)的精准识别。为了验证该方法的优势，本文还基于CNN-LSTM网络模型与单一CNN网络模型和单一LSTM网络模型进行对比。实验结果表明:三种网络模型均具有良好的收敛特性，但是基于CNN-LSTM网络的识别准确率高达 98。75%，比单一CNN网络准确率高 11。86%，比单一LSTM网络准确率高17。75%，该方法在海缆故障识别方面具有一定的应用前景。

    故障识别CNN-LSTM海缆故障深度学习

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    较浅海域新型Spar浮式风机水动力特性研究

    李志川齐磊陈实唐友刚...
    77-84页
    查看更多>>摘要：由于水深限制，传统的Spar型浮式风机并不适用于我国沿海浅海海域。为了推进浮式风机在我国的实际应用，本文提出一种新型浅吃水Spar型浮式风机。针对不同的关键设计参数，进行频域水动力分析，根据短期预报的结果，选出最优结构关键参数。分别研究该新型浅吃水浮式风机在作业海况和生存海况下的运动性能，建立浮式风机系统的气动-水动-系泊全耦合数值分析模型，基于叶素动量理论计算风机系统的气动载荷，采用势流理论计算水动力载荷。从计算结果可以看出，无论是在作业海况还是生存海况，新型浅吃水Spar型浮式风机摇摆减小，运动性能良好，系缆张力满足设计要求。结果表明:加装沉箱的新型Spar型浮式风机，改善了Spar风机对吃水深度的限制，可以在浅水海域有效运行。

    浅吃水Spar型浮式基础耦合动力分析水动力性能生存海况作业海况

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    风浪偏向角对10 MW浮式风机动力性能影响研究

    杨礼东姜玉挺郭世博刘利琴...
    85-95页
    查看更多>>摘要：本文研究过渡水深60m水深处风浪偏向角对浮式风机系统动力响应的影响，以OOstar浮式基础为雏形，利用丹麦技术大学(Danmarks Tekniske Universitet，DTU)DTU-10 MW风机，据风浪联合分布概率设计了计算工况，进行了浮式风机系统的时域响应模拟，分析了风浪偏向角对浮式风机系统动力响应的影响。研究表明:当风速低于额定风速时，风浪偏向角在±30°范围内概率较高，此时波高较小，风浪偏向角对浮式风机运动影响较小;高风速时，风浪偏向角会引起浮式风机横向运动增加较多，需要考虑其影响;浮式风机气动载荷和系缆力极值受风浪偏向角的影响较小。针对风浪夹角对浮式风机响应影响的研究为海上浮式风机设计提供了一定的参考。

    10MW浮式风机60m水深风浪偏向角运动响应影响分析

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