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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
正式出版
收录年代

    "无人船艇自主性技术"专辑·编者按

    王宁
    1-2页
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    智能船舶靠泊技术研究热点与趋势

    李国帅张显库张安超
    3-14页
    查看更多>>摘要：在梳理近年来国内外智能船舶靠泊技术研究现状的基础上,首先从靠泊方式、数学模型和控制算法3 个方面分别归纳靠泊技术的研究热点与应用情况,分析智能船舶靠泊技术在自主性、建模精度、路径规划、控制算法、节能效果和系统测试等方面尚待解决的问题.然后,从航海实际需求出发,提出下一步需要突破的有关信息融合、在线建模、智能决策、算法优化、绿色节能和测试技术等方面的核心理论和关键技术问题,努力提升靠泊技术的自主性、鲁棒性、快速性和"韧性",助力实现安全、绿色、高效的智能航运目标.

    智能船舶自动靠泊船舶运动模型智能决策

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    水面无人艇单目视觉伺服自主控制研究综述

    何红坤王宁张富宇韩冰...
    15-28页
    查看更多>>摘要：单目视觉伺服采用相机模仿人眼视觉功能,感知周围环境和测量运动状态,是提高无人艇航行感知与控制自主性的重要手段.首先,从基本原理出发,简述视觉伺服技术分类、相机透视投影原理和无人艇运动数学模型,为文献综述分析提供框架基础.然后,根据任务复杂度,依次综述单目视觉伺服在无人艇航向控制、镇定控制、轨迹跟踪控制和集群控制等典型应用场景下的研究进展和挑战.最后,系统性地总结无人艇单目视觉伺服自主控制的潜在研究方向和发展趋势.

    无人艇单目视觉伺服航向控制镇定控制轨迹跟踪控制集群控制

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    仿生机器鱼步态控制及闭环运动控制方法综述

    王文谦马鹏磊李广浩许传新...
    29-45页
    查看更多>>摘要：鱼类所具有的推进效率高、机动性强、环境扰动小等优点引发了国内外学者对仿生机器鱼的研究.底层步态控制方法和闭环运动控制方法是当前机器鱼控制研究的两大热点.按照推进模式的分类方法概述各类机器鱼的样机研制情况以及其性能优劣,介绍机器鱼的推进机理及其水动力学研究进展,进而重点探讨轨迹逼近方法和中枢模式发生器这 2 种底层步态控制思路,综述机器鱼的典型闭环运动控制方法.中枢模式发生器具有更强的灵活性、稳定性和可操作性,易于引入反馈项而实现闭环控制,在机器鱼底层步态控制中占主导地位.针对机器鱼的显著特点改进后的基于学习的控制方法与多种方法相结合后的混合控制方法具有更为广阔的发展前景,符合仿生机器鱼智能化的发展方向.根据工作条件和运动要求建立合理的步态控制系统以及准确高效的闭环运动控制系统可提高机器鱼的整体性能.

    仿生机器鱼动力学建模步态控制闭环运动控制

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    面向水面无人艇的船舶舷号识别方法

    张韧然张磊苏玉民
    46-54页
    查看更多>>摘要：[目的]针对水面船舶舷号检测问题,提出一种面向水面无人艇的实时船舶舷号检测方法.[方法]基于原始的单阶段目标检测模型(YOLO),引入注意力机制,利用空间信息交互模块和分割注意力融合方法,提升神经网络对重要目标区域的敏感度.考虑先验知识对模型精度的影响,结合自适应锚框算法和正样本增强策略提高回归精度.针对深度神经网络(DNN)收敛困难的问题,改进损失函数,在保证网络收敛速度的同时提高神经网络训练的稳定性.最后,将改进的目标检查模型部署在无人艇上进行有效性验证.[结果]结果表明,所提算法在 3 级海情下能够准确识别船舶目标及其标志舷号,相比于原模型,改进后的YOLO算法在全类平均精度(mAP)方面提高了 14%,识别速度满足实时要求.[结论]研究证明了所提舷号检测方法满足无人艇实时识别舷号任务的要求,并在复杂海洋环境中仍然具备识别能力.

    无人艇舷号检测可见光图像YOLO算法改进方法

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    遮挡环境下基于航海雷达的舰船目标跟踪方法研究

    孙帅吕红光黄骁
    55-61页
    查看更多>>摘要：[目的]针对无人艇平台航海雷达在舰船目标跟踪中因障碍物遮挡而造成的目标航迹断裂问题,需综合利用环境先验信息,以提高雷达探测受限时目标跟踪航迹的连续性.[方法]通过提出遮挡环境下的综合概率数据互联(IPDA)算法,即O-IPDA,对环境遮挡情况进行实时预判;在遮挡环境中通过采用低检测概率和针对性设计的存在状态概率转移矩阵,以维持目标跟踪的连续性.[结果]在单目标跟踪场景中,当目标被暂时遮挡时,O-IPDA可以避免目标因持续性漏检而丢失,以保持跟踪航迹的稳定性,其中算法的抗遮挡能力取决于O-IPDA存在状态概率转移矩阵中的相关参数设置.[结论]O-IPDA目标跟踪方法具有一定的抗遮挡能力,可为航海雷达单目标跟踪研究提供参考.

    目标检测与跟踪目标遮挡环境先验信息综合概率数据互联(IPDA)

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    多特征融合的无人艇视觉目标长时相关鲁棒跟踪

    王宁吴伟王元元孙赫男...
    62-74页
    查看更多>>摘要：[目的]针对显著海浪遮挡、相机剧烈晃动引起的无人艇视觉目标跟踪脱靶问题,提出一种基于多特征融合的长时相关鲁棒跟踪算法.[方法]首先,采用多特征融合技术,增强目标特征表达,提高目标模型鲁棒性;其次,利用高维特征降维和响应图子网格插值,提高目标跟踪的效率与精度;然后,设计水面目标重识别机制,解决目标完全脱离视野时的稳定跟踪问题;最后,采用多个代表性视频数据集进行验证和比较分析.[结果]实验结果表明,相较于传统的长时相关跟踪算法,平均成功率提升 15.7%,平均距离精度指标提升 30.3%,F-Score指标提升 7.0%.[结论]所提算法能够处理恶劣海况下的目标脱靶问题,对于提升无人船艇及海洋机器人智能感知能力,具有重要技术支撑意义.

    视觉目标跟踪长时鲁棒跟踪水面目标重识别多特征融合无人艇

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    变输出无模型自适应无人艇艏向控制方法分析

    廖煜雷陈聪聪杜廷朋王博...
    75-83页
    查看更多>>摘要：[目的]针对无人艇(USV)艏向控制存在模型摄动、外部干扰等不确定性问题,提出一种适用于USV的改进无模型自适应控制(MFAC)方法.[方法]基于USV艏向控制子系统存在非自衡特性,直接使用紧格式MFAC方法讨论USV的艏向控制子系统在不确定影响下的控制问题.在标准控制准则中引入历史输入项,提出一种变输出紧格式MFAC方法,削弱USV艏向控制子系统中存在的积分作用.最后,开展艏向控制仿真实验以及"海豚IB"小型USV的外场试验验证所提方法的有效性.[结果]结果显示,相比标准紧格式MFAC方法和PID方法,变输出紧格式MFAC方法的USV艏向控制更加稳定.[结论]所做研究可为USV提供一种对环境扰动、模型摄动等影响不敏感、具有较好自适应性及鲁棒性的艏向控制算法.

    无人艇无模型自适应控制艏向控制非自衡特性变输出

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    基于非线性修饰和零阶保持器的船舶航向保持控制

    张显库洪皓辰
    84-89页
    查看更多>>摘要：[目的]为了解决船舶在海上航行时控制器舵角输出大、打舵频率高、控制速度较慢以及控制精度较低的问题,利用三阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器.[方法]首先,利用三阶闭环增益成形算法设计出线性鲁棒控制器,然后,在控制策略中加入双曲正切非线性修饰以及零阶保持器,在不同海况下对该控制器的性能进行仿真实验.[结果]仿真结果表明,相比于基于非线性修饰的传统PID控制器,在一般海况下,所提控制器在延迟时间、控制精度以及能量输出上分别改进了 36%,14%和 32%;在恶劣海况下,分别改进了27%,7%和 16%.此外,不同海况下该控制器的仿真结果都具有稳定的舵角输出,并可以较快地稳定在临界值附近,证明了其具有较好的鲁棒性.[结论]改进的控制器符合工程实践,对于智能船舶的控制具有较好的应用参考价值.

    闭环增益成形算法零阶保持器非线性修饰航向保持控制航海

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    基于二型模糊控制的无人艇航向航速控制系统设计与试验

    何姝熊颖郡肖玲君雷涛...
    90-97页
    查看更多>>摘要：[目的]针对水上复杂多变的环境给无人艇(USV)控制带来的不确定性干扰,提出基于二型模糊控制算法的USV航向航速控制器,并运用所提算法研制一套智能自主稳健的控制系统.[方法]构建USV航向航速运动特性模型,利用递推最小二乘法(RLS)对航向航速运动特性模型进行参数辨识,基于辨识的航向航速运动特性模型分别设计二型模糊控制算法和滑模控制算法,并进行实艇验证试验.[结果]结果表明,相较于滑模控制算法,二型模糊控制算法在控制USV时表现出了较好的鲁棒性,具有较理想的抗干扰能力,但在实时响应方面略长.[结论]研究结果可为在不确定干扰环境下的USV运动控制提供参考.

    无人艇航向航速控制递推最小二乘法二型模糊控制

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