针对现有的目标检测模型在提取溢油区域复杂特征以及识别不规则形状溢油区域存在的局限性，提出一种改进后的Mask R-CNN模型，使其更好地适应海面溢油检测任务。首先，在该模型特征提取网络中引入可变形卷积模块，提升模型对不规则形状溢油区域的感知能力；其次，在模型中加入改进后的注意力机制，使模型在增强对溢油区域关键特征捕捉能力的同时增加较少的参数；最后，使用完全交并比损失函数(Complete Intersection over Union Loss，CIoU Loss)作为目标框回归损失函数，从而提升模型在边界框回归任务上的性能。在公开的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)海面溢油数据集上的实验表明，改进后的模型检测精度为66.14%，相比原始Mask R-CNN模型提高了5.33%。此外在同一数据集的基础上与目标检测模型Yolov9、Yolov10、Faster R-CNN以及Cascade R-CNN模型相比，精度分别提高了31.79%、 19.01%、30.47%和21.02%；与实例分割模型Yolact和Yolov5-seg模型相比，精度分别提高了22.94%和29.5%。

针对无人船自主航行过程中因光照不均匀及感知图像纹理模糊而导致的特征点匹配失败问题，本文提出了一种自适应校正与特征增强图像预处理算法。首先使用了非锐化掩蔽，起到了增强图像细节的效果，随后通过多尺度高斯卷积在亮度通道提取光照分量，并使用了二维伽马校正起到了均匀化亮度的效果，对色调通道使用了高斯滤波，起到了抑制低通噪声的效果，最后使用了直方图均匀化算法，起到了提升图像对比度的效果。相比于MSR算法、MSRCR算法和SSR算法，本文算法平均梯度最多分别提高了50.55%、151.21%和43.68%，特征匹配准确度最多分别提升了86.81%、176.08%和61.96%。本研究成果为无人船自主航行中的视觉感知图像提供了预处理技术，提升了图像质量，具有一定的应用价值。

在大型商超线上订单分拣系统中，考虑分拣员之间工作量平衡，研究了订单分批与拣货路径优化问题。针对拣货员数量有限的“先拣后分”仓店一体分批拣货场景，构建考虑工作量平衡和拣货效率双目标的订单分批与拣货路径优化模型，结合K-means聚类和贪婪算法的最近邻点策略设计改进的NSGA-Ⅱ算法进行求解。基于沃尔玛等超市运作情况设置拣货布局和算例参数，通过不同规模的算例验证了模型正确性和算法有效性。实验结果表明，以极差作为平衡指标的双目标订单分批与拣货路径优化模型不仅可以实现工作量平衡而且对拣货效率的负面影响更小；当种群规模设置为50和迭代次数为100时算法可以获得优质解；基于“先拣后分”的订单分批与路径优化策略比按单分拣可以平均缩短订单最终完成时间44.37%。结论表明，双目标模型和算法有利于在工作量平衡和拣货效率两个目标之间取得平衡，既可以提高拣货效率，又可以满足拣货员之间工作量平衡的要求。

使用聚乙烯醇水凝胶柔性表面作为水下减阻材料，添加海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素来增强其弹性和机械强度。使用转盘测阻法对不同间距的流向沟槽柔性表面和垂直流向沟槽柔性表面的减阻性能进行测试，分析它们对圆盘减阻性能的影响机制。结果表明：无沟槽水凝胶柔性表面在层流时具有良好的减阻效果，但在湍流时会丧失减阻效果，起到增阻的作用；两种具有稀疏沟槽的水凝胶柔性表面在层流时减阻率更高，并且在高雷诺数的湍流状态下也能保有一定的减阻效果，不会起到增阻的作用。

高效的洗舱是保证化学品运输效率和质量的关键工序。为了研究化学品船洗舱效果的影响因素，本文选择棕榈油作为典型的非挥发性化学品货物，以不锈钢内衬舱壁的化学品船为研究对象，搭建了物理实验系统并开发了一种可靠的数值仿真模型。在实验过程中发现，洗舱初期的效果主要受到水射流的影响，中后期主要是由于洗舱水的溶解作用。研究结果表明，影响洗舱效果的主要因素是喷嘴出口的长度和直径、清洗持续时间、洗舱水的温度和动压，通过对结果进行分析获得了棕榈油洗舱效果定量评价模型。本文对相关研究具有理论参考价值，对化学品船洗舱作业的实践具有良好的指导意义。

为了实时准确地反映船舶纵摇运动的非线性、随机性和非平稳性特点，提出了一种基于滑动数据窗口和利普希茨商值法的自适应预测模型。首先，利用滑动数据窗口作为系统局部观测器，将船舶纵摇运动姿态序列进行实时分割；同时采用利普希茨商对当前滑动数据窗口内表示的子系统进行自适应定阶；通过滑动数据窗口和利普希茨商实时为前馈神经网络模型提供在线小批量训练样本，克服单个样本和大批量数据样本对神经网络模型性能的影响。然后，针对基于确定性学习算法的前馈神经网络易陷入局部最优的问题，提出了一种基于改进蝴蝶优化算法训练器的前馈神经网络模型以提高船舶运动姿态的预测精度。在改进蝴蝶优化算法中，引入平衡因子指引的变异算子和最优个体引导机制的信息重组策略，提升算法避免陷入局部最优的能力。最后，通过利用基准测试函数和“育鲲”轮纵摇运动姿态数据集分别验证了改进蝴蝶优化算法和自适应预测模型的有效性和可行性。实验结果表明，改进蝴蝶优化算法比蝴蝶优化算法、粒子群优化算法及飞蛾扑火优化算法具有更好的收敛速度和收敛精度；所提出的自适应预测模型的泛化能力更强，预测精度更高，而且每步平均运行时间均在0.2s以内小于系统采样时间1s。所提出的自适应预测模型不仅能满足实时性要求，而且提高了船舶纵摇运动姿态预报的精度，可为复杂系统在线建模提供一种潜在的解决方案。

船舶轨迹预测对于智能船舶理解复杂遭遇场景并做出正确决策至关重要。然而，由于船舶固有的不确定性和多船之间复杂交互影响，预测未来轨迹是一个非常具有挑战性的问题。为此，提出基于多关系加权图Transformer (MG-Transformer）的船舶轨迹预测模型。首先从AIS数据中提取轨迹中相似船舶行为模式，捕获不同移动特征。在此基础上，通过对不同船舶的历史行为模式进行学习，以提高模型预测精度和效率。其次，构造多关系加权图来说明多船之间复杂的空间关系，通过Transformer学习与周围船舶的交互影响以细化轨迹，并预测合理的轨迹。采用宁波舟山港AIS数据开展实验验证，结果表明：在对不同时间步长的轨迹进行预测时，对比LSTM、BiLSTM、Seq2seq、Social-SGCNN, MG-Transformer模型在平均位移误差、最终位移误差指标中均有大幅下降，各项指标平均降低27.54%，所提船舶轨迹预测模型的精度有显著提升，对于海上交通安全和效率至关重要。

船载平台通过执行机构来调节其支撑面位姿，隔离船舶运动对其所承载的船载设备的影响，保证船载设备作业像在陆地上一样。设计建造一个可工作在有义波高2.5m及以下海况下的三自由度并联船载平台缩比样机，基于此，利用PC机、OP4510仿真机、MATLAB软件和RT-LAB软件，开发一个并联船载平台波浪补偿快速控制原型（rapid control prototyping，RCP）系统。以一个关节空间波浪补偿控制方案为例，利用MATLAB/Simulink实现该控制方案，并通过RT-LAB将其编译为Redhat系统下的可执行文件，下载到OP4510仿真机上运行，充当原型控制器控制船载稳定平台缩比样机，对该控制方案进行实验验证，实验结果验证了关节空间波浪补偿控制方案可保证船载平台支撑面保持期望的水平位姿，以及所开发的波浪补偿RCP系统的有效性。所开发的波浪补偿RCP系统可缩短实际波浪补偿控制器开发周期，降低开发成本。

为提高FeMnSi记忆合金应力诱发γ↔ε马氏体相变的应力自适应特性，提升其疲劳强度、耐磨性、释放残余应力、减小应力集中以及抑制微裂纹的能力，本文研究了316不锈钢表面通过激光合金化制备FeMnSiCrNi记忆合金涂层的工艺及其性能特性。研究采用激光合金化技术在316不锈钢表面制备FeMnSiCrNi记忆合金涂层，使用有限元分析软件ANSYS对涂层熔池形状与尺寸进行仿真模拟，优化激光合金化工艺参数后筛选出最佳工艺为激光功率2000W、扫描速度400 mm/s、离焦距离-30 mm、重叠率50%。随后，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线应力分析仪、显微硬度计和摩擦测试仪，系统分析涂层的微观结构、残余应力分布、力学性能及耐磨性。观察结果表明涂层结构致密，表面光滑，与316不锈钢基体形成了良好的冶金结合，主要由γ奥氏体相和部分ε马氏体相组成。激光合金化过程中产生的残余应力诱发了γ→ε马氏体相变，涂层冷却后中间区域的横向残余应力表现为压应力，两侧逐渐转为拉应力，沿激光扫描方向呈现“压应力→拉应力→压应力”分布。FeMnSiCrNi记忆合金涂层硬度显著高于316不锈钢基体，且摩擦系数较低。干摩擦条件下，在10N、15N和20N载荷下，Fe17Mn5Si10Cr5Ni涂层的摩擦系数分别为0.46、0.57和0.97，而不锈钢基体的摩擦系数分别为0.57、0.98和1.33。在干摩擦持续10分钟条件下，Fe17Mn5Si10Cr5Ni涂层的磨损量分别为0.17g（10N载荷）、0.29g（15N载荷）和0.50g（20N载荷），显著低于316不锈钢基体的0.42g（10N载荷）、0.81g（15N载荷）和1.12g（20N载荷）。FeMnSi记忆合金涂层的磨损机制为磨粒磨损，而316不锈钢基体主要表现为粘着磨损。试验结果表明通过激光合金化技术制备的Fe17Mn5Si10Cr5Ni记忆合金涂层表现出优异的力学性能与耐磨性能，并验证了γ→ε马氏体相变对涂层性能优化的重要作用。该涂层不仅显著提高了316不锈钢的硬度和耐磨性，同时优化了摩擦系数与残余应力分布，为设计高性能FeMnSi记忆合金材料的设计提供了新的理论依据与实践，为金属表面改性提供了全新的解决方案。

采用AQWA软件对波浪中四柱结构物的水动力开展研究，分析了圆柱体的一阶波浪力和二阶波浪力随波浪频率的变化关系，给出了不同频率下圆柱体周围特征点处的波浪升高以及柱体周围自由面的波面分布。研究结果表明：在kr＜0.5的低频区域时，各圆柱体所受的一阶纵荡波浪力峰值相差不大；在kr ＞0.5的中高频区域时，圆柱一阶纵荡波浪力呈现明显振荡特征，并在kr = 1.68附近达到最大峰值，但是各柱体所受一阶垂荡波浪力区别并不明显。四柱结构纵荡二阶波浪力从结构内指向结构外，随着波长增加，波浪透过四柱体的能力越强，但是在kr = 1.68附近时，四柱体内部空间波浪发生明显的干涉共振，导致柱体周围波浪升高十分显著。本研究揭示了波浪中多柱体之间水动力干扰和共振现象产生的规律，可以为后续海上风机平台桩基受力设计提供一定理论参考。