为了解决船舶目标检测算法参数量与计算量大，以及内河环境下近岸复杂背景影响和船舶相互遮挡导致船舶检测困难的问题，基于YOLOv7-tiny做出改进，提出MED-YOLO船舶目标检测轻量化算法。首先，使用MobileNetV3网络作为主干特征提取网络，极大地降低了模型计算成本；其次，将EMA注意力模块引入颈部网络，构建EMA-ELAN模块，增强网络多维度感知和多尺度特征提取能力；然后，选用将尺度感知、空间感知和任务感知三合一的Dyhead作为改进模型的检测头部，以获得更强的特征表达能力；最后，使用具有动态非单调聚焦机制的WIoU作为模型边界框损失函数，提高模型应对船舶遮挡情况的能力，提升检测性能。实验结果表明，MED-YOLO相较于YOLOv7-tiny在参数量与计算量方面分别减少了39.8%和55.0%，精度与mAP@0.5分别提高了1.4%和1.0%，达到了98.3%和98.9%，在实现轻量化的同时具有更好的检测性能，满足了计算资源受限环境下的部署需求，具有一定的工程实际意义。

为获得高性能无人艇（USV）航行路径，提出一种基于多策略改进的麻雀搜索算法（MISSA)。首先，设计了带转向角惩罚项的适应度函数；其次，利用黄金正弦法与参数自螺旋设定对位置更新策略进行改进，同时，在位置更新过程中加强了麻雀个体间的信息交流，以平衡全局探索与局部搜索过程；再次，引入混沌圆映射以提高初始麻雀种群的质量和多样性；最后，设计了局部搜索优化机制以解决原始麻雀算法（SSA)容易陷入局部最优的问题，得到适应度更佳的全局路径。仿真结果表明，相较于改进A*、结合遗传的改进蚁群以及原始SSA等三种优秀算法，本文MISSA算法在路径距离、转向角度与次数等关键性能指标上均表现最佳，为无人艇自主安全运行提供了一种有效途径。

根据北极航运数据反映出的变化规律，系统整理北极航运特点：通航期为夏秋季节、航运量受外部条件制约、航运结构单一和外部运输为主。在此基础上，提出运输时间、运输复杂度和运输范围都更适合北极航运的钟摆运输模式，从支点港口、船型和模块化运输三方面进行北极东北航线钟摆运输模式设计，并比较分析钟摆运输模式和传统运输模式及混合运输模式的全年航运收益。结果表明：北极东北航线钟摆运输模式与其他两个运输模式相比，每年可多完成一个航次，年航运收益分别9%和11.3%。可依据此运输模式发展北极航运，进一步开发北极航运潜力。

鉴于北极航道冰情及地理环境的复杂性，船舶极地航行存在船冰碰撞及搁浅等风险，为保障船舶极地航行的安全性和经济性，提出了一种综合考虑水深、海冰密集度及海冰厚度等多风险因素的航线规划方法。首先，对于全局航线规划，采用极地操作限制评估风险指数系统（Polar Operational Limit Assessment Risk Indexing System，POLARIS）计算出北极安全水深区域的风险指数结果（Risk Index Outcome，RIO），将风险等级重分类赋值为风险成本，采用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）最低成本路径分析法生成安全水深区域的最低风险成本航线作为全局推荐航线。其次，提取出航线各风险等级的栅格比例进行航线可行性评估。最后，考虑船舶航行时复杂多变的冰情条件下船冰碰撞风险，结合国际船级社协会（International Association of Classification Societies，IACS）极地级船舶操作限制对照表，针对全局航线沿途大于极地操作限制船舶航行最大海冰厚度的区域，融合改进A*与动态窗口法（Dynamic Window Approach，DWA）进行局部航线规划。对采取不同风险因素的全局及局部航线比较分析表明：本文所规划全局航线在避免搁浅的同时航行风险最低；船舶沿局部规划航线航行时能够针对阻塞航道的新生冰进行避碰决策。

由于水下介质散射和吸收等固有特性，水下图像面临图像模糊、低对比度和颜色失真等多重降质问题，严重影响视觉感知性能。针对上述问题，提出基于深度估计和梯度下降策略的水下图像恢复与增强框架(UIRENet)。首先，借助卷积、非线性激活函数模块，构建深度感知网络，实现对不同退化区域的场景深度感知图，克服场景深度依赖的退化；其次，提出梯度优化策略，优化卷积网络参数，提升深度网络增强性能；最后，结合感知损失、边缘损失和水下色彩恒常损失，形成水下图像增强网络损失函数。通过在UIEB-90、UIEB-M和EUVP数据集上开展综合测试实验，验证了UIRENet框架在降低水下图像模糊度、提升视觉效果方面均显著优于目前典型水下图像增强方法，特别在客观评价指标UIQM上，相比CLAHE、ICM、GC、IBLA、DCP、ULAP、FUnIE-GAN、UGAN和Uformer等方法分别提高0.3700、0.6446、0.5919、1.3081、1.3032、1.1672、0.0593、0.1329和0.0934。

航迹舵是远洋商船的必要核心设备，能够减轻船舶驾驶人员负担，提升航行安全性与经济性，是船舶智能化发展的热点方向。本文以鲁棒自适应航迹保持算法为核心技术，考虑航海工程实际操纵需求，应用嵌入式Linux技术，开发一套具有航海操纵、监控及报警、系统信息显示功能，硬件接口符合国际标准要求的航迹舵样机。最后以“育鲲轮”为实验对象，在随机海洋环境干扰条件下，根据海上导航和无线电通信设备及系统-航迹控制系统-操作和性能要求、测试方法及要求的测试结果 (GB/T 37417-2019) 国家标准测试场景一对航迹舵进行有效性测试。结果表明，航迹舵能够实现对跨0°经纬航线的稳定跟踪控制，且航向误差小于2°，航迹稳态误差小于13m，满足标准要求。本文提出的航迹舵对船舶高端航行装备国产化具有重要参考意义。

为解决无人驾驶船舶的多船避碰问题，结合船舶领域知识、国际海上避碰规则（COLREGs）及船舶操纵特性，提出一种基于深度确定性策略梯度（DDPG）算法的多船会遇避碰行为决策方法。采用门控循环单元（GRU）构建神经网络模型，并进行层归一化处理，可有效处理高维观测数据，提高了行为决策的效率。本研究设计的奖励函数符合国际海上避碰规则，并考虑了尽量使用小舵角进行避让的船舶操纵习惯。多船会遇的仿真实验验证了本文避碰决策方法在灵活性和有效性方面的优势。

为探究中国沿海各类水上交通事故致因路径，提出一种基于人为因素分析与分类系统（HFACS）模型、贝叶斯网络（BN）模型和通径模型的水上交通事故致因路径分析方法。首先，基于HFACS模型，从中国沿海水上交通事故调查报告中识别出5个层级包含38种水上交通事故致因因素。其次，使用K2算法进行BN结构学习，并结合卡方检验结果和先验知识，确定BN结构。接着，通过最大期望算法进行BN参数学习。然后，运用敏感性分析方法提取各类水上交通事故致因路径。最后，利用通径模型计算各类水上交通事故致因路径系数，并检验其统计显著性。研究结果表明：诱发中国沿海碰撞、自沉、触碰、搁浅、火灾/爆炸、风灾和触礁等事故的显著致因路径分别有7条、6条、3条、7条、4条、4条和2条。从致因路径的效应水平上看，触碰事故和触礁事故的最大致因路径均为“海图资料配备不当→航行计划不当→触碰/触礁事故”。

针对内河船舶航行场景复杂、航海雷达图像形状与颜色特征较少且难以标注的问题，提出一种改进的YOLOv8航海雷达图像目标检测方法。首先，为缓解标注错误与模型过拟合问题，在模型训练阶段引入标签平滑策略；然后，结合雷达图像特有的位置先验信息，设计一种基于坐标的卷积结构用于同时提取目标的形状、颜色和位置特征。为验证该方法的有效性和优越性，对采集的长江航道雷达图像在不同天气环境下进行对比试验。结果表明，本文方法在保证目标检测实时性的同时，精确率达到91.52%，平均精度较经典YOLOv8提高了5.17%，可为提升内河航运现代化与智能化管理水平提供技术支持。

液滑环是FPSO单点系泊系统中起旋转、密封和流体传输功能的重要组件。为验证液滑环在长期海洋环境下功能与结构的安全性和可靠性，开展液滑环综合性能测试方法研究。根据“南海奋进”号浮式生产储卸油船（FPSO）新增的8英寸国产液滑环产品的性能指标要求，设计用于模拟动态海洋环境的试验测试装置，并制定两项磨合试验和四项功能性压力试验测试方案，分别测试液滑环在静态和动态摇摆条件下的密封压力、旋转扭矩和流体传输性能。结果表明，国产液滑环的综合性能符合设计指标要求，为今后国产化液滑环的性能测试与验证提供了借鉴。

为提高永磁容错游标轮缘推进电机(FTPMV-RDM)无位置传感器控制系统的控制性能，对该系统的速度控制器和转子位置估计算法进行研究，采用快速超螺旋滑模控制器（FSTA）以减少传统滑模控制器存在的抖振现象，采用自适应滑模观测器(ASMO)估计转子位置以提高位置估计精度。在Matlab/Simulink环境下搭建了FTPMV-RDM无位置传感器控制系统的仿真模型，仿真结果表明，本文提出的控制方法可以在无故障和一相开路故障时准确估计FTPMV-RDM的转速与转子位置信息，并且系统具有良好的动静态性能。

针对船用消防蛇形机器人蜿蜒运动中产生的偏移使机器人无法在船舶复杂管系间隙内有效运动的问题，基于超冗余蛇形机器人的运动学模型，从运动学和力学的角度分析非线性偏移原因是关节间旋转过程中产生的扭转力矩所引起。通过实验得到摆动幅度A、相邻连杆之间的运动相位差β对机器人法向偏移的作用规律，证明了两参数只能对机器人的法向偏移程度产生影响，并不能有效消除偏移。基于Serpenoid控制曲线建立了一个简单、高效的自适应偏移矫正控制算法，开展Webots机器人仿真和样机试验，结果表明，消防蛇形机器人的平均最大径向偏移量减小42.8cm，降低75.2%，在未改变机器人运动形状的前提下，满足船舶狭窄环境的工作需求。

同贝同步装卸是集装箱码头提高船舶在港装卸作业效率和资源利用率的有效途径。同贝同步装卸下岸桥调度的复杂性在于不仅需要同时决策卸船和装船两类集装箱的作业序列，还要考虑船舶稳性与横倾约束和舱盖限制。针对该问题，本文建立了以最小化作业能耗为目标的岸桥作业序列优化模型，并设计基于Johnson规则的改进变邻域搜索算法求解模型。通过算例实验验证了模型与算法的有效性，明确了对装卸作业过程中的船舶稳性和横倾角加以约束的重要性，并确定了检查船舶横倾角的最佳时间间隔为2 min。结果表明，本文的模型能够在保证船舶装卸作业安全的前提下，提高岸桥的装卸作业效率、降低岸桥的作业能耗。

在港口事故的发生时如何能保障港内人员安全疏散，成为港口规划运营的重点研究内容，而解决人群疏散问题的关键在于了解人群的运动规律。人群运动是一个复杂的系统，涉及到人群互动行为、城市空间形态和建筑环境等诸多因素。为了给人群疏散问题的研究提供准确可靠的研究依据，本文提出了一种基于深度卷积神经网络的人群运动仿真模型。为了获取神经网络训练所需的数据，本文采用CSRNet神经网络和DBSCAN算法从监控视频中提取真实人群轨迹数据。通过深度卷积神经网络的训练，对真实的人群行为模式进行深度学习，并利用训练出的深度卷积神经网络建立人群运动仿真模型。实验结果表明，该模型能准确地预测人群的运动行为，真实地模拟人群的运动轨迹，能够为应急疏散策略的制定和公共场所疏散通道的设计提供依据。

针对网络欺骗攻击下的智能船舶轨迹跟踪控制问题，提出一种带观测器的改进趋近律滑模轨迹跟踪控制方案。利用伯努利分布生成随机二进制数来模拟网络欺骗攻击；通过设计观测器对攻击影响进行观测，并反馈补偿到控制器以抵抗攻击对系统产生的破坏；设计自适应律来应对环境扰动的影响，同时和观测器的互相协调进一步增强了系统鲁棒性；设计具有大误差迅速补偿以及小误差平缓补偿效果的改进滑模趋近律，降低了传统滑模控制存在的抖震问题，从而提高控制器控制效率；最后运用Lyapunov稳定性理论验证系统整体的稳定性，利用Matlab进行对比仿真实验。实验结果表明，该控制方案可对攻击影响做出较快反应并给出较好的补偿，并且轨迹跟踪误差可以较快收敛到零附近的极小有界区间，实现了网络攻击环境下的船舶轨迹跟踪。该方案可为船舶安全航行和海上装备的军事对抗等研究提供一定的参考价值。

赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种常见的海洋生态灾难。目前，赤潮监测的手段主要包括船舶定点监测、监测站监测以及航空和卫星遥感监测。其中，卫星遥感监测因具有监测范围大、监测信息全面的特点，而被广泛使用。本文基于5种可以指示赤潮爆发的子指数及其综合方式，提出了一种可用于多光谱卫星图像中赤潮识别的线性综合识别指数(LCI)方法。基于大连市星海湾现场实测的多日内赤潮连续监测光谱数据，开展了支持向量机与逻辑回归分类，并得到分类平面系数作为归一化的子指数组合权重，获得了两种最佳的赤潮识别指数组合方式。这两种方式在验证集上均取得了F1分数0.86以上的分类效果，且LCI数值与赤潮发生的概率也呈现正相关。本文进一步将得到的分类系数应用于多光谱卫星图像的赤潮像元提取，结果显示两种线性综合指数均在图像中成功提取出赤潮区域。本文提出的赤潮综合识别指数为遥感图像中的赤潮识别提供了新的光谱指数运算方法。

针对无人船在内陆湖环境使用A*算法规划的路径存在避碰能力不足、转向动作多、转向路径不平滑的问题，提出一种改进A*和路径平滑算法。首先改进估价函数，引入避障代价和转向代价；其次迭代使用A*算法逆向分段生成路径，消除原始A*算法的冗余路径；最后考虑无人船的旋回性能，对转向轨迹进行优化。在真实内陆湖水域栅格地图上的仿真实验表明，该改进算法可显著降低无人船的碰撞概率、转向角度和行驶距离，提高了无人船的转向表现。

在国际海事组织(IMO)减排战略和政府减排政策的推动下，航运公司开始改造船舶以使用绿色燃料。但船舶改造期间无法完成运输任务，无形中阻碍了船舶改造计划。在此背景下，提出了航运公司以船队联盟的方式进行合作，通过协调安排运输任务，提高船舶改造率。针对上述问题，建立了双层规划模型，上层以联盟整体经济效益最大化为目标。下层以实现班轮运输利润最大化为目标。该模型为三家联盟公司和班轮运输任务组成的多领导者-单跟随者博弈，形成具有均衡约束的均衡问题(EPEC)，利用KKT条件将模型转为多个均衡约束规划问题(MPEC)，采用对角化算法(DM)求解，并对联盟效果进行了灵敏度分析。结果表明，该模型与求解方法具有可行性，可为航运脱碳提供新思路。

针对无人艇在低照度环境中感知困难问题，提出了一种轻量型残差堆叠低照度图像增强网络。首先，在特征融合中引入金字塔多尺度池化，以更好地保留图像细节。其次，引入深度可分离卷积，减轻网络负担，提高图像处理速度。此外，设计了一种新的复合损失函数，引入颜色损失减少颜色失真。最后，采用LeakyReLU激活函数防止神经元死亡。大量实验结果表明，相比于Stacked Attention Residual Network (SARN)低照度图像增强网络，本文方法在提升图像质量的同时加快了图像处理的速度。其中，结构相似性和峰值信噪比分别提高了3.31%和2.08%，模型计算量、参数量和单张处理时间分别减小了81.88%、75%和43.02%。因此，本文所提的方法适用于水面无人艇的低照度图像增强，具有一定的应用价值。

在基于油电混编车队的公交线路运营模式下，引入在途无线充电设施将显著影响公交车队的运营调度计划。因此，本研究旨在通过建立一个考虑公交运营条件和纯电动公交车电量等约束的混合整数规划模型，以最小化总运营成本为目标，包括公交车辆使用成本、碳排放成本以及无线充电设施建设成本等，来实现无线在途充电环境下的油电混编车队运营调度优化，即解决无线充电设施选址与油电混编车队运营策略的联合优化问题。为了求解模型，使用了自适应大邻域搜索算法，并设计相关算例来模拟不同的车队构成和充电策略，同时分析不同情况下的总运营成本。此外，还进行了对无线充电设施的充电功率对结果的敏感性研究，以更好地理解这一模型的性能和鲁棒性。研究结果显示，在无线充电环境下，混编公交车队的总运营成本最低。并且，随着无线充电功率的增加，无线充电站点的规划数量和燃油车辆的投入都会减少。因此，本研究所建立的无线充电站点选址与油电混编车队调度模型能够有效降低公交车队的总运营成本。

为有效减轻集装箱码头进口箱区中频发的场桥故障的影响，提高堆场提箱作业效率，探讨场桥的保养和调度联合优化问题。在计划期内，考虑场桥作业量对其故障概率的影响，兼顾场桥作业安全间隔及集卡等待时长限制，以作业成本、保养成本和故障导致的机会成本最小为优化目构建数学模型。针对模型特点，设计了嵌入大邻域搜索的遗传算法对模型进行求解。通过对大连港某码头进口箱堆场的数值实验，在与不同调度方案对比中，本文提出的调度方案使得平均成本降低了3.35%；在与不同保养策略的对比中，本文提出的保养策略使得平均成本降低了2.84%。通过不同规模的算例对比验证了算法的科学性，可为码头日常运营提供决策支持。

考虑航运服务供应链中船公司之间市场规模的不对称，运用Stackelberg博弈理论，建立船公司和货代的三阶段顺序博弈模型，确定船公司最优入侵和定价策略，研究市场规模占比对船公司入侵决策和供应链成员定价决策的影响。结果表明：无论船公司是否入侵，更高的市场规模占比总是为船公司带来更多利润；当船公司市场规模占比高、船公司之间运输服务替代程度低和入侵成本高时，船公司不入侵反而获得更多利润；当托运人对船公司的渠道入侵偏好程度较高或较低时，入侵为船公司带来的收益更多。

为了研究离心压气机静叶通道造型对通道内部流场影响问题，以某高压离心压气机的静叶为研究对象，借助中弧线造型法、参数化建模与依赖高精度代理模型加速造型优化设计，借助数据挖掘工具分析设计参数敏感性，归纳总结静叶通道的一般设计规律。结果表明，叶型造型参数与等熵效率相关性紧密，呈中度正相关，造型各变量之间相关性强。部分造型参数对静压效率有提升作用。最优造型结构显示减小静叶进口气流角能缓解气流在吸力面分离涡形成，减小静叶出口气流角能降低流动损失，加大叶栅中部至尾缘弯曲程度，可以缓解通道中部堵塞，对离心压气机静叶通道的整体性能具有提高改善作用。造型优化后在设计点仿真计算的级等熵效率提高了1.7%，压比在全工况下整体提高0.1。

针对一种海湾跨越的创新型工程结构——水下悬浮隧道（SFT），以日本喷火湾的SFT设计方案为对象，结合ABAQUS有限元分析软件，建立SFT的三维实体模型，分析跨中及端跨位置的单根锚索断裂、多根锚索连续断裂情况下，水下悬浮隧道的侧向变形和扭转运动响应特性，通过参数敏感性分析了重浮比对断索响应的影响。结果表明，跨中连续两根锚索断裂较单根锚索断裂下的最大扭转角度响应增加了近三倍，竖向位移响应增加了近一倍，增大锚索安全系数对避免连续断索十分重要。另外，提出了适用于动力响应分析的SFT等效模型，可以准确反映隧道整体的动力特性及各种荷载下的变形特性。

针对运动水声通信难以低复杂度精准获取时变信道状态信息的问题，提出基于快速信息收集和虚拟训练序列（FIC-VT）的低复杂度双向水声信道精准估计算法。采用叠加训练（ST）方案，将符号序列和训练序列线性叠加，使得训练序列持续传输，提高时变信道跟踪能力。基于置信传播，提出FIC-VT算法，将一块数据分成多个短块，每个短块又分成多个子段，通过快速信息收集算法，将多个子段的信道信息进行融合，从而获得每个短块的低复杂度局部信道估计。利用短块间的信道相关性，对多个短块的信道信息进行双向信息融合，从而获得当前短块的低复杂度全局信道估计。基于Turbo均衡，将估计的符号序列虚拟成训练序列（virtual training, VT），通过迭代计算实现时变水声信道低复杂度精准估计。本文算法由快速傅里叶变换（FFT）实现，每个抽头计算复杂度仅为对数级。计算机仿真、水池运动通信试验和胶州湾运动通信试验验证了本文算法的有效性。

为合理分配堆场存储空间、减小集卡在场桥处等待作业时间并提高堆场作业效率，本文考虑堆场箱区箱量不均衡对场桥装卸效率的影响，建立以集卡排队时间成本和行驶时间成本之和为目标的堆场空间分配数学模型。针对集卡排队时间成本，内嵌基于Anylogic的集卡作业仿真模型，拟合集卡在场桥处的平均排队时间与场桥装卸效率、集卡到达率的数学关系。针对大规模算例设计了变邻域搜索算法来求解该模型，通过一系列数值实验来评估所提算法的性能，并研究了堆场装卸作业效率变化对堆场空间分配决策的影响程度。研究结果表明：考虑堆场箱区箱量不均衡对场桥装卸效率影响可有效减少集卡等待场桥作业的排队时间成本（降幅约14.74%），加快了集卡作业周转，进而提高堆场作业效率。

为研究鼓包对跨声速压气机转子气动性能的影响，以NASA Rotor 37作为研究对象，在其吸力面上布置展向连续性和非连续性的鼓包，并采用数值模拟方法研究了原型转子和鼓包转子变转速工况下的流场结构和气动性能。结果表明：设计转速和110%设计转速下，连续性鼓包对叶顶附近的激波控制效果较好，可以对激波前气体进行预压缩，从而降低激波前后的逆压梯度，减弱激波强度，进而减小激波相关损失。在设计转速最高效率工况下，非连续性鼓包转子总压比提升0.236%，效率提升0.309%；连续性鼓包转子总压比提升0.285%，效率提升0.454%。50%、60%和90%设计转速下，鼓包并没有起到明显的有益效果。

历史强度法和基准线法是碳配额初始分配的常用方法。目前，我国仅有上海和深圳市将港口行业纳入地方碳排放交易体系，且均采用历史强度法进行配额初始分配。本文基于效率和公平原则提出了5项港口行业碳排放配额分配准则，即行业减排效率最优、行业碳减排成本最低、鼓励先进者、历史排放责任及大企业责任，并基于TOPSIS-熵权法构建了港口行业碳配额分配效率-公平综合评价模型，采用实证分析对历史强度法、基于碳强度排序的基准线法和基于能耗限值的混合分配法三种方法的配额分配效率和公平性进行了评价。评价结果表明，在效率子目标、公平子目标以及效率-公平综合目标下，基于能耗限值的混合分配法与最优解的接近度分别为0.566、0.711和0.638，在三种分配方法中均排序第一，且在公平子目标和综合评价目标下明显高于其他两种方法。混合分配法虽然增加了具体操作过程的复杂性，但同时提升了碳排放配额分配的效率和公平性。

为提高无人机检测船舶尾气排放的效率，研究无人机和船舶同时移动情况下的无人机路径规划问题。针对检测过程中船舶位置实时变化的特征，采用“会面 ”模型求解船舶与无人机的相遇位置，并据此建立一种面向运动船舶以最小飞行距离为目标的无人机路径优化模型，实现多无人机协同检测。结合序列插入算法设计两阶段算法和基于DroneByDrone和ShipByShip两种船舶序列分解策略的遗传算法，实现不同规模场景下的无人机路径优化。数值试验表明，综合考虑无人机飞行和船舶航行的路径优化方法可以有效提高对运动船舶的检测效率；两种算法均能成功求解模型，但相较两阶段算法，遗传算法求解时间可缩短65.12%，满足求解时效性的要求；无人机飞行距离对无人机数量具有显著敏感性，在相同数据集中，派遣两架无人机相比三架无人机，飞行距离可优化 25%，但检测时间会相应延迟8%；根据实验场景综合优化无人机基站位置、无人机数量和速度，可以有效缩短无人机飞行距离，提高检测效率。

针对短时船舶交通流数据的非线性与非平稳性特征，导致预测精度低的问题，本文提出了基于注意力机制的堆叠LSTM船舶交通流预测模型。该模型主要采用堆叠式LSTM神经网络，用于捕捉短时船舶交通流数据的时序特征，并通过引入注意力机制来更好地学习全局性特征，以提高船舶交通流预测的精度。为了构建船舶交通流数据集，本文提取了长江下游三个航段的船舶AIS数据，并将其用于本文模型的训练和测试。结果表明，相较于HA、ARIMA、GPR、LSTM和Seq2Seq等基线模型，本文模型在交通流量宏观参数的预测中，均方根误差和平均绝对误差两个评价指标均有所降低。与最优基线模型相比，本文模型在船舶交通流预测中表现出更高的精度，其均方根误差降低了4.05%，平均绝对误差降低了4.04%。

针对游弋舰船或近水面航行的潜艇等目标在低帧率或视频图像中缺失部分帧情况下，跟踪目标帧与帧之间存在较大差距，导致跟踪精度下降、效率低的问题，提出一种基于YOLOv5与DeepSORT融合的水面航行多目标跟踪算法。首先，引入超分辨率重建网络对跟踪目标图像进行增强，以消除云雾及海浪对识别网络的干扰，使图像中目标特征清晰化；其次，在YOLOv5中引入ShuffleAttention注意力模块以增强识别网络对目标特征的提取能力；最后，在DeepSORT算法级联匹配中引入欧氏距离匹配替代IOU匹配，以此提升目标跟踪精度。仿真结果表明，本文算法的跟踪效果良好，改进的YOLOv5模型相对mAP50-95值提升了9.4%；在DeepSORT跟踪网络中，跟踪准确率对比优化前提升了8.11%。

为有效利用液化天然气（LNG）船舶运营过程中产生的大量蒸发气（BOG），研究了考虑BOG管理的LNG海上运输航线配船问题。以LNG产生的BOG作为推进燃料，建立经济航速下LNG海上运输航线配船模型。在此基础上，结合航速与BOG需求量的关系设计BOG管理策略，进而建立考虑BOG管理的LNG海上运输航线配船与航速联合优化模型。以我国一家LNG航运企业为例，求得两个模型对应的最低成本、最优配船方案与航次计划。对比两个模型的最优解可知，BOG管理策略能够有效降低8%以上的成本，并从LNG现货价波动与航运企业的业务规模角度提出相应的管理建议。研究结果表明，该方法能够为LNG航运企业合理配置运力资源、有效管理LNG船舶蒸发气提供决策支持。

针对岩溶地区基坑工程施工过程渗流（H）-应力（M）-损伤（D）耦合导致的岩石失稳问题，建立了基于Hoek-Brown强度准则的应力-渗流-损伤耦合模型和算法。首先根据损伤理论引入损伤因子对H-B准则进行修正，给出了应力场、渗流场的控制方程与渗透性演化方程，实现应力-渗流-损伤的完全耦合。然后提出该模型的求解算法，并对比了石灰岩三轴室内试验与模拟计算结果，拟合较好，验证了模型的准确性。最后，将该模型用于大连地铁梭鱼湾南站基坑工程的开挖稳定性分析，分别计算了耦合和非耦合条件下的地表沉降和地下连续墙变形，计算结果表明考虑耦合的变形值会明显大于非耦合的变形值，并且更贴近现场监测数值。同时为确定围岩最小防突层厚度，分别计算防突层2m、4m、6m、8m时的损伤区分布特征，对实际施工时的风险预测具有一定的意义。

为优化欠驱动船舶自动靠泊的轨迹规划问题，避免陷入局部最优，提出一种考虑船舶运动学模型整体约束和障碍物约束的实时轨迹规划方法。在栅格化地图基础上，基于A*算法规划全局最优路径，运用冗余点删除策略得到轨迹规划的参考航路点。考虑到船舶靠泊为动态过程，基于扩展动态窗口算法(EDWA)对船舶恒力阶段和减速阶段的靠泊轨迹进行预测，并引入比例积分微分(PID)控制方法调整船舶航向。对所有预测轨迹进行可行性检验后，利用考虑目标点、参考航路点和障碍物等约束的评价函数得到最优轨迹，其相对应的力对作为船舶的控制输入。在下一个采样时间基于船舶当前的控制输入和运动状态重复以上步骤进行实时规划，直到船舶到达目标点。以日照港为仿真场景验证本文方法的可行性，结果表明，该方法能够在较短时间内引导船舶避开障碍物到达指定泊位，轨迹与最近障碍物的距离为144.1428 m，轨迹长度较传统A*+EDWA长47.26 m，但规划时间减少了55.12%，表明了本文方法的优越性。

针对中点箝位型三电平整流器的直流侧中点电位不平衡问题，提出一种基于改进虚拟空间矢量的有限集模型预测控制(IVSV-FCSMPC)策略。首先，以多矢量合成为基础，依据虚拟空间矢量不会造成中点电位波动的特性，构建基于电流跟踪控制的单目标价值函数，实现无权重系数型预测控制；其次，设计基于中点电位反馈的动态调节因子，调节矢量合成过程中的正负小矢量和中矢量作用时间，在低调制度的小扇区范围内同时调节两对冗余小矢量，在无冗余矢量作用的高调制度小扇区范围内通过改进虚拟中矢量抑制中点电位波动，优化虚拟空间矢量开关序列，实现全调制度范围内的中点电位平衡精确控制；最后，基于三电平整流器硬件平台进行实验验证，结果表明，本文设计的控制算法具有良好的电流跟踪控制性能，中点电位平衡控制效果优异且响应速度较快。

为解决船舶路径跟踪中的欠驱动和船舶模型不确定问题，提出一种基于鲁棒视线制导方法的神经网络滑模控制器。首先，利用鲁棒视线制导方法解决欠驱动船舶输入自由度维数小于输出自由度维数的问题，同时，减少船舶运动学差异的影响；其次，把径向基函数神经网络和滑模控制方法相结合设计控制器，减少外界干扰的影响，实现了欠驱动船舶的路径跟踪；最后，通过李雅普诺夫稳定性定理分别证明了所设计制导系统和控制系统的稳定性。该控制器引入了鲁棒视线制导方法对制导系统进行设计，在减少外界干扰影响的同时考虑了船舶运动学差异的影响。通过仿真实验分别实现了欠驱动船舶的直线路径跟踪和曲线路径跟踪，验证了所设计的控制器的有效性和可行性。

针对永磁同步电机（PMSM）伺服控制系统中由外部扰动、参数失配及位置传感器带来的测控量化误差等致使传统预测函数控制（PFC）应用于转速控制时效果较差的问题，采用复合自适应无位置观测器的优化预测函数控制方法，以模型参考自适应控制（MRAC）结合扩张状态观测器（ESO）构建复合自适应观测器以提升无位置传感器观测精度及抗扰动性，准确检测出转子信息，并将其作为预测函数控制器的前馈补偿，实现了对整体伺服系统的快速、高性能控制。实验结果表明，在负载和转速突变情况下，改进型预测函数控制在响应速度与扰动抑制方面具有可行性和优越性。

为有效控制海运环境下易流态固体散货因液化而导致的船舶倾覆事故风险，基于船舶运动学及波能理论，采用AWQA水动力计算软件，模拟分析了全球固体散货海运主力船型在各典型海域航行过程中所遭遇的外界环境载荷，并根据土动力学理论及三轴试验结果对相关外界环境载荷进行了货物液化风险的等效分析，在此基础上构建了货物液化风险评估模型。基于风险评估模型及其数值计算样本，采用BP神经网络算法完成了货物液化风险快速预测模型，实现了货物海运液化风险的快速智能预测，并通过模型的权值矩阵及阈值矩阵得到BP快速预测模型的显性表述。运用该预测模型，对4种典型易流态固体散货海运环境下的液化风险进行了快速预测，预测结果和评估模型给出的结果具有很好一致性。该预测模型可基于船型和海况等参数快速、有效预测易流态固体散货海运液化风险，为一线海事监管提供了有效安全监管方法，同时对IMSBC规则的发展也提供了良好的促进作用。

为提高装船效率，聚焦堆场预翻箱问题，将箱位存放的出口箱优先级视为主要决策变量，提出一种针对堆场出口箱预翻箱问题的优先级模型。将翻箱操作视作决策过程的核心目标，引入一种基于十进制与二进制转化特性的转码技术，并将其与现有研究的模型及提出的整数规划模型相结合，构建一组转码模型。通过算例验证，本文构建的优先级模型相较于现有文献模型平均求解时间降低75.66%，转码模型组的求解时间远远小于原始模型组，求解效率最高提升了182.5%。

为探究不同泄压口面积对氢-空气火焰形态演化的影响，采用自建实验平台进行氢-空气爆炸实验，并利用OpenFOAM开源软件进行数值模拟，分析不同泄压口面积（0%、25%、50%、75%、100%）下的爆燃特性和火焰形态。结果表明：泄压口面积对火焰形态影响较小，但影响火焰形成时刻。随着泄压口面积增大，郁金香火焰传播速度增大，爆燃压力降低，且峰值出现时刻延迟。泄压口面积的变化通过影响未燃气体的流场结构进而影响火焰形态，较小的泄压口面积有利于未燃气体形成漩涡结构，促进平板火焰和郁金香火焰的形成。泄压口面积是影响氢气火焰形态和爆燃特性的重要因素，通过优化泄压口结构参数，可以有效控制氢气火焰的传播速度和爆燃压力，降低爆炸风险，对氢能安全使用具有重要意义。