2020年, 第46卷, 第3期　刊出日期：2020-09-30

  

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交通运输工程
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  腹地场站共享的区域港口群空箱调运优化

  蔡佳芯, 邢磊, 靳志宏

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 1-10. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.001

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  在港口群范围内，考虑多港口共享的内陆公共腹地，研究了海陆间协同的空箱调运优化问题.在单个内陆场站服务多个港口，即“单站对多港”的前提下，建立多周期的混合整数规划模型，对内陆公共腹地与港口间、港口与港口间的空箱调运方案进行优化，并以辽宁沿海港口群—东北腹地为对象，对模型进行求解；选取场站服务模式、单位租箱成本、运输成本、空箱需求量以及公共腹地数量进行灵敏度分析.结果表明, 包括沈阳市、哈尔滨市等五个公共腹地在内的空箱需求变动以及公共腹地服务模式、数量的变动对船公司在大连港、营口港以及丹东港的总成本以及空箱调运方案的影响最大，公共腹地的空箱补给能够为船公司缩减33.01%的总成本，进而证明了公共腹地的空箱是满足船公司空箱需求的重要来源，港口群范围内海陆间协同的空箱调运是控制船公司总成本的有效方式.

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  基于航次加权的世界集装箱港口复杂网络结构及港口中心性研究

  关晓光，李振福，陈雪，丁超君，史晓梅

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 11-21. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.002

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  为探寻世界集装箱港口中心性及网络结构层次，以港口作为节点、港口间的联系作为边、航次作为权重，构建世界集装箱港口复杂网络，并对网络的结构和特性进行研究.结果表明：世界集装箱港口网络符合小世界和无标度特性，且可被划分为6个层次；枢纽港在全球的地理分布不均衡，主要集中于东亚和东南亚，且通过与拓扑网络指标的对比可以看出，以航次作为权重的加权网络更能反映世界集装箱港口的中心性及重要性.该结论可为政府相关海运政策的制定、港航企业的发展规划和全球运力配置提供参考.

船舶与海洋工程
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  智能水位预测服务系统研究

  潘明阳，周海南，李增辉，刘乙赛，李超，李昱

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 31-37. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.004

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  为提高内河航道水位预测精度，利用深度神经网络深入研究内河水位的智能预测，提出基于GRU循环神经网络的多站联动水位预测模型.在长江下游多个水位站30年8时水位观测数据集上的实验结果表明，该模型能够综合利用上下游水位站间的水位值关联性，从而减小了单水位站数据随机性的影响，具有较高的预测精确度，其5日预测的最大平均相对误差值MRE优于经典ARIMA模型，也优于单水位站的GRU模型.利用Tensor Flow Serving对预测模型进行部署，并通过基于Spring Boot及Vue.js等技术的前后端分离框架开发智能水位预测服务系统，系统的各个部分独立部署，通过RESTful API接口对接，具有很好的松耦合性和灵活性.系统的预测结果可通过Web页面、APP和微信公众号等多种形式展示，为内河航运用户提供了便利的智能服务.

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  无人水面艇自主航行能力测试技术与应用

  范云生，苏辉，王国峰

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 38-49. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.005

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  针对无人水面艇自主航行能力测试与评估所亟待解决的问题，提出一种多层次平行交互的无人水面艇自主航行能力测试技术，并给出无人水面艇自主航行能力测试结果的定量评估方法，提高了无人水面艇自主航行能力测试技术的科学性和规范性，为复杂场景、恶劣海况和超高航速下的无人水面艇可靠航行控制的自主航行能力测试与评价提供了理论基础和技术应用的实现途径.

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  风流效应下船舶操纵运动数值模拟

  王川隘, 童思陈，蒋聘凤，唐小娅

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 50-59. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.006

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  采用Fortran语言编程，从底层开发了基于平面二维非均匀流数学模型、船舶操纵运动数学模型，并进一步耦合风的影响，构建了基于风、流效应下的船舶操纵运动数学模型.以三峡库区某典型河段为例，进行了静风、均匀风、随机风效应下的船舶操纵运动数值模拟.结果表明，船舶在该河段内受风影响明显；随着风速与风向变化频率的增加，船舶操控难度相应增大；为避免海损事故，船舶需及时操舵.研究表明，该模型可较好地模拟风效应下船舶的操纵运动及航行状态，可为内河船舶的航行及操纵提供一定的参考.

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  基于航速与实时能效综合目标的船舶主机转速优化

  孙超，张均东，刘超

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 60-67. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.007

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  在实际航行环境中，通过对船舶主机转速进行实时优化，可以提高船舶的节能减排效果.为达到这一目的，导出实时能效运营指数作为监测指标，提出综合航速偏差和实时能效运营指数偏差的综合目标函数.以“育明轮”为例，采用反向传播神经网络预测主机油耗率和船舶航速，使用遗传算法对航行中船舶的主机转速进行了优化研究.计算结果表明：实时能效营运指数对航行环境变化更敏感，适合船舶实时能效监测；基于反向传播神经网络的航速和主机油耗率预测模型误差不超过2%；采用综合目标函数，更便于达到在一定航速限制要求下的节能减排目标；综合目标函数中航速权重越小，降低EEOI的效果越明显；使用遗传算法约在10代左右就可以得到优化转速，效果良好.该方法可在给定航速限制要求和航行环境条件下提高船舶主机的节能减排效果.

交通运输工程
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  基于信道状态信息的船舶驾驶员值班行为识别方法

  陈嘉鸣，刘克中，陈默子，马杰，曾旭明

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 68-75. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.008

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  为更加高效智能地识别出驾驶员值班行为特征，提出一种基于Wi-Fi信道状态信息(CSI)的驾驶员值班行为识别方法.在分析驾驶员值班过程中不同行为对CSI时域和频域影响的基础上，通过提取CSI中表征不同值班行为对应的速度特征，构建包括驾驶员静止、行走、原地操作活动三种不同值班状态的隐马尔可夫模型(HMM)，利用HMM对人体行为特征序列进行判别，从而实现驾驶员值班行为状态的分类.实船测试表明，该方法具有较高的准确性和鲁棒性，识别不同值班状态的平均准确度可达90.3%，可为智能航运监管、船舶航行安全提供帮助.

船舶与海洋工程
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  基于海天线检测的船载摄像机电子稳像技术

  单雄飞，赵德鹏，潘明阳，王德强

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 76-86. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.009

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  在海天背景下，由于复杂海况以及船舶六自由度运动，船载摄像机难以获取稳定的视频序列，不利于海上目标探测.针对这一问题，通过将船载摄像机与惯性传感器数据相融合，提出了一种基于海天线检测的电子稳像算法.算法主要包括三个步骤，即海天线估算、海天线检测以及点线模型.首先,通过构建摄像机运动模型，估算出海天线在图像中的候选区域;然后,在候选区域内应用边缘检测以及霍夫变换提取最优海天线;最后,在海天线附近区域应用点线模型对原始视频进行稳像，获取稳定的视频序列.试验中，构建了与摄像机运动姿态相匹配的实船数据集，通过对比试验验证了海天线检测算法的有效性.试验结果表明，本文算法的稳像效果明显优于其他算法，这为无人驾驶船舶的视觉发展提供了可靠的技术支持.

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  复杂场景下的SAR图像船舶目标检测

  周慧，褚娜，陈澎

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 87-94. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.010

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  针对SAR图像中复杂场景下的船舶目标检测问题，提出一种将定位、分类和分割多任务结合一起的Mask-FPN模型，在金字塔特征映射图的基础上，同时引入图像分割分支，并通过多任务损失函数保证定位分类和分割三个过程同时进行.实验结果表明，本文提出的Mask-FNP模型在近海、港口、岛屿等存在干扰背景的复杂场景下，船舶识别准确率达98.81%.与Faster R-CNN、Yolo3、 SSD、FPN等模型对比，本文模型检测准确率提高，虚警率和漏检率明显下降.

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  船舶燃油品质监测无人机巡航路径优化

  周云鹏, 封学军, 许博, 沈金星

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 95-100. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.011

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  随着我国船舶排放控制区（SECA）建设从沿海向内河的推进，基于无人机和嗅探法的船舶燃油硫含量检测问题成为行业研究热点.基于移动目标旅行商理论（MTTSP），结合检测过程特点，提出一种航迹预测方法，构建无人机巡检路径优化模型（D-SSP）.针对该模型设计一种遗传算法进行求解，并基于AIS信息服务平台历史数据，在12种不同场景下进行测试与分析.结果显示：随着船舶数量的增加，TSP模型的最优路径时间为D-SSP模型最优解的2.0~79.5倍，证明了D-SSP模型的科学性.算例分析结果可为无人机自动化巡检系统的建立提供参考.

交通运输工程
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  基于Revit与MIDAS/CIVIL的桥梁结构模型转换方法

  董卯，郭乃胜，王楠，王鹏飞，房辰泽

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 101-108. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.012

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  为提高Revit到MIDAS/CIVIL模型转换效率，基于Revit平台的Revit API技术，借助Visual Studio 2019 平台上的C#语言实现Revit模型信息提取程序的二次开发，获取Revit中桥梁模型所含的几何参数、弹性模量、泊松比、容重、密度、阻尼比等模型信息，并利用二次开发的MCT文件生成接口程序形成MCT文件，实现模型由Revit到MIDAS/CIVIL的直接转换，并以辽河大桥主桥为例对该模型转换方法的有效性进行了验证.结果表明：二次开发的Revit模型信息提取程序可以准确地将Revit模型信息传递到MIDAS/CIVIL结构分析模型中；开发的MCT文件生成接口程序可以实现模型由Revit到MIDAS/CIVIL的高效率转换；提出的基于Revit与MIDAS/CIVIL的桥梁结构模型转换方法在实际工程应用中具有较高的有效性.

船舶与海洋工程
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  ABE燃料成分变化对其预混层流燃烧特性的影响

  张尊华，杜睿恒，熊晋影，梁俊杰，李格升

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 109-116. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.013

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  利用球形传播火焰试验和一维平面火焰数值模拟，研究了在393 K、0.1 MPa、当量比分别为0.8、1.1、1.3条件下，不同组分含量的丙酮-正丁醇-乙醇（ABE）混合燃料预混层流燃烧特性，并对其进行化学动力学分析.结果表明，当ABE组分含量比为0.8∶9∶0.2与0.2∶9∶0.8时，组分含量变化对ABE混合物层流燃烧速度无明显影响；当ABE组分含量比为1∶5∶4与4∶5∶1时，乙醇含量越多，ABE燃料的层流燃烧速度越高.组分含量对火焰的马克斯坦长度的影响较小.反应路径分析表明，不同组分含量的ABE火焰中的丙酮、正丁醇和乙醇被消耗生成的物质没有明显变化，而被消耗量略有变化.自由基分析表明，随着组分含量的变化，ABE火焰中的H、O和OH的摩尔分数峰值无明显变化，而CH₃和HO₂的摩尔分数峰值存在一定的变化，且组分含量变化对H和OH生成率峰值有一定的影响.

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  求解含小阻抗支路系统的两阶段牛顿法潮流计算

  姚玉斌，李权

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 117-123. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.014

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  基于小阻抗支路对潮流计算收敛性的影响，提出分两阶段迭代的直角坐标牛顿法：在第一阶段，对雅可比分块矩阵部分元素加以改进以改善雅可比矩阵数值条件，使含小阻抗支路潮流计算可靠收敛；在第二阶段，仍采用传统方法计算雅可比矩阵以提高潮流计算收敛速度.算例分析验证了所提方法的可行性，解决了含小阻抗支路系统潮流计算的收敛性，提高了潮流计算的收敛速度.

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  频域自适应滤波器凸组合算法的稳态性能分析

  侯鑫，林斌，安玉坤

  大连海事大学学报. 2020, 46(3): 124-130. https://doi.org/10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2020.03.015

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  为进一步研究频域自适应滤波器的凸组合（COSFDAF）算法的稳态性能，介绍一种针对频域自适应滤波器的性能分析方法.与传统利用平均权重误差向量和权重误差协方差矩阵的状态递归方程对自适应滤波算法进行性能分析的方式不同，通过推导频域自适应滤波器的能量守恒关系，并利用分离假设，得到COSFDAF算法的稳态均方误差（MSE）的封闭解析表达式.仿真结果表明，无论是在高斯噪声输入还是在相关高斯噪声输入的情况下，COSFDAF算法的稳态MSE的仿真值与理论值均有较好的匹配度，验证了理论分析的准确性.