【英文版新刊】“水下打捞机器人执行器部分失效的有限时间轨迹跟踪控制”等英文版上新！2024年第5期

摘要：SHI K Y, ZHANG X R, TIAN H F, et al. Nonlinear ship wave simulation using an automatic mesh generation method [J/OL]. Chinese Jour

本次展示的是从《中国舰船研究》2024年第5期中精选的10篇论文英文翻译版，每篇对应有中英文两种语言版本，欢迎点击标题阅读和引用。

Nonlinear ship wave simulation using an automatic mesh generation method

To cite this article：

SHI K Y, ZHANG X R, TIAN H F, et al. Nonlinear ship wave simulation using an automatic mesh generation method [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03481 (in both Chinese and English).

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基于自动网格方法的船舶非线性兴波模拟

石凯元, 张祥瑞, 田浩枫, 朱仁传

【研究方法】针对船体绕流非线性波面和船体湿表面交互变化的复杂过程，提出一种用于船舶航行兴波模拟的网格自动生成方法。该方法以三角形的全船网格文件作为输入，在船舶航行兴波数值计算中随自由面变化自动生成自由面和瞬时湿表面网格，可自动处理含复杂艏艉线型的任意船型，具有强鲁棒性。基于提出的方法模拟KCS船在不同航速下的兴波。数值模拟的船侧波高、船体周围的自由面波形以及兴波阻力与试验结果吻合良好，且在较高速的航行工况下，模拟的KCS艉部兴波波面始终保持在艉封板下方，干艉现象有所体现。

Experimental study of air layer drag reduction of self-propelled model

To cite this article：WU H, YANG Z Y, CAO J X, et al. Experimental study of air layer drag reduction of self-propelled model [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03360 (in both Chinese and English).

大尺度自航模气层减阻试验研究

吴浩, 杨子烨, 曹建鑫, 欧勇鹏

【研究方法】旨在研究气流量、航行倾角对船底凹槽内气层保持和节能效果的影响。以一艘肥大型散货船的较大尺度缩比模型为研究对象，通过设计气层减阻自航模系统和船底凹槽方案，开展开阔水域条件下自航模气层减阻试验，研究模型正浮状态下喷气减阻效果，以及模型一定纵倾角状态下对航速和轴功率的影响。结果表明：在主机转速一定时，喷气可以明显提高自航模的航速，停止喷气后，船底凹槽内的气体仍能维持较长时间；船体艉倾角为0°～0.25°时的气层减阻效果较好，较大艉倾角时气体从自航模艏部两侧溢出，气层无法对船底实现有效覆盖，减阻效果不佳。

Finite time trajectory tracking control for partial actuator failure of underwater salvage robot

To cite this article：ZHANG Q, JIANG Y, GUO G Y, et al. Finite time trajectory tracking control for partial actuator failure of underwater salvage robot [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research. com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03430 (in both Chinese and English).

水下打捞机器人执行器部分失效的有限时间轨迹跟踪控制

张强, 姜宇桉, 郭高阳, 张燕

【研究方法】旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况的影响，采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测。利用容错控制和有限时间控制方法，在线估计执行器故障系数，设计一种具有终端滑模观测器的有限时间轨迹跟踪容错控制方案。该方案的系统输出平滑、稳定且能快速到达期望轨迹，同时，与传统容错控制方案相比，降低了水下打捞机器人控制系统的稳态时间，其横向位移降低了10 s，纵向位移降低了15 s。

Ship crack detection method based on lightweight fast convolution and bidirectional weighted feature fusion network

To cite this article：WANG C, ZHU Y H. Ship crack detection method based on lightweight fast convolution and bidirectional weighted feature fusion network [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www. shipresearch.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03401 (in both Chinese and English).

基于轻量化快速卷积与双向加权特征融合网络的船舶裂纹检测

王冲, 朱玉辉

【研究方法】针对人工目视与超声波方法的船舶裂纹检测存在效率低下、成本高昂和危险性高的特点，提出一种基于深度学习的船舶裂纹检测方法。首先，在原模型YOLOv5s的主干网络中使用轻量化卷积结构（GSConv）替代标准卷积并融入注意力机制，在降低主干网络参数量与计算量的同时，提升主干网络对裂纹特征的提取能力；然后，在网络的颈部使用基于PConv构建的C3_Faster替代原C3模块，提升模型的图像处理速度，增强模型快速性；最后，设计一种简化的双向加权特征融合网络（BiFFN）以改进原模型YOLOv5s中的特征聚合网络，提升裂纹的语义信息与位置信息的融合效果，以及模型对裂纹的识别准确度与定位精度。通过对船舶裂纹原始数据与增强数据的学习，所提改进模型实现了94.11%的检测精度和93.50%的召回率，模型的计算量降低了17.93%，参数量降低了15.81%。

Hull stiffened plate ultimate strength prediction formula based on elastic shakedown limit state under in-plane cyclic loading

CUI H W, CHEN Z M, DING Q Y, et al. Hull stiffened plate ultimate strength prediction formula based on elastic shakedown limit state under in-plane cyclic loading [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024,

19(5). http://www. ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j. issn.1673-3185.03380 (in both Chinese and English).

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面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式

崔虎威, 陈泽民, 丁启印, 胡润文

【研究方法】为准确评估船体结构在循环载荷下的极限承载性能，需考虑载荷的循环属性对船体加筋板极限强度的影响。采用有限元软件ANSYS，对200块T型加筋板和扁钢加筋板开展面内循环载荷下达到弹性安定临界状态的极限强度数值模拟；细致考虑船体加筋板在面内循环载荷下的材料鲍辛格效应、焊接初始变形及残余应力；基于加筋板弹性安定临界状态的非线性有限元数值模拟结果，以加筋板无量纲极限强度作为目标函数，以带板和加强筋的柔度系数作为自变量，提出面内循环载荷下基于弹性安定临界状态的船体加筋板极限强度预测公式。与非线性有限元模拟结果的比较验证了所提公式的准确性。

Lightweight ship detection method based on YOLO-FNC model

To cite this article：ZHANG B Y, ZHANG C, SHI Z N, et al. Lightweight ship detection method based on YOLO-FNC model [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03487 (in both Chinese and English).

基于YOLO-FNC模型的轻量化船舶检测方法

张炳焱, 张闯, 石振男, 刘松涛

【研究方法】针对交通密集的港口、船舶聚集的渔船作业区以及船岸混合交通场景等复杂环境，提出一种基于YOLO-FNC模型的船舶检测方法。首先，设计一种基于FasterNet思想的神经网络模块FasterNeXt，并将该模块替换YOLO模型中的C3模块，在不影响准确性的条件下确保运行速度更快。其次，将NAM注意力机制融入网络结构中，通过利用稀疏的权重惩罚抑制特征权重确保权重的计算更加高效。最后，提出新的边界框回归损失以加快预测帧调整并增加帧回归率，提升网络模型收敛速度。实验结果表明，在自建的复杂场景下船舶数据集进行检测实验，与YOLOv5s算法相比，所提方法的mAP@0.5提升6.35%，参数量减少9.74%，计算量减少11.39%。

Lightweight and robust ship detection method driven by self-attention mechanism

To cite this article：MA F, SHI Z H, SUN J, et al. Lightweight and robust ship detection method driven by self-attention mechanism [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03389 (in both Chinese and English).

自注意力机制驱动的轻量化高鲁棒船舶目标检测方法

马枫, 石子慧, 孙杰, 陈晨, 毛显斌, 严新平

【研究方法】海岸监控与驾驶瞭望过程中，需要在远距离、多场景下对各种目标进行识别与跟踪。其中，船舶目标往往成像尺寸小、特征不明显，容易与其他目标混淆。为此，提出一种船舶检测方法ShipDet，通过设计专用骨干网络、改进特征提取过程、约束微观检测头，旨在改善上述问题。首先，通过融合自注意力模块Swin Transformer(STR)和经典CSPDarknet53网络，构造对微小目标高度敏感的特征融合提取网络，以增强小目标特征与环境的相关关系，关联船与航道、船与船、船与岸线，显著抑制不相关信息。考虑到数据集的船舶目标分布不均匀并且尺度变化较小的特点，保留2个检测层，减少模型参数并进一步提升模型性能。最后，使用SIoU损失函数（SCYLLA-IoU）来约束检测头，降低损失函数的回归自由度，提高检测的精度和抗干扰能力。在2023ships数据集上的验证结果表明，所提方法在船舶目标检测任务上表现较好，mAP@0.5达到92.9%，平均精度为92.1%，消耗参数量仅为35 366 310，整体检测性能优于其他算法。

Acoustic compensated unscented particle filter algorithm for AUV dynamic docking

To cite this article：FU S B, GUAN X W, WANG J, et al. Acoustic compensated unscented particle filter algorithm for AUV dynamic docking [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03366 (in both Chinese and English).

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一种面向AUV动态对接的声学补偿无迹粒子滤波算法

付少波, 关夏威, 王嘉, 张昊

【研究方法】针对浅水环境下自主水下航行器（AUV）动态对接过程中超短基线定位系统（USBL）声学相对导航问题，提出一种基于扰动观测器的补偿无迹粒子滤波算法（CUPF）。该算法依据航位推算模型补偿USBL数据中的缺失值，利用观测器技术估计AUV动态对接过程中的未知扰动，结合无迹粒子滤波过滤USBL数据中的野值，并实现AUV状态的预估。湖试数据表明，所提方法能够有效地剔除USBL定位中的野值并填补缺失值，速度估计误差不超过15%，计算时间相较于传统算法减少了57%。

Design of unmanned surface vehicle docking system based on multi-source observation

To cite this article：KONG D, YANG S L, YANG L C, et al. Design of unmanned surface vehicle docking system based on multisource observation [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www. ship-research. com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03407 (in both Chinese and English).

基于多源观测的无人艇回收系统设计

孔典, 杨少龙, 杨立春, 向先波

【研究方法】为可靠观测回收斗导引信息并实现无人艇（USV）的运动目标跟踪，提出一种基于多源观测的回收斗导引对接策略。在整个对接过程中，首先避开母艇尾流干扰区，完成USV航线的粗对准；然后保持航向跟踪导引线，为末端对接回收做调整准备；最后将视觉传感器和惯性导航传感器获取的数据进行滤波融合后传递给USV以计算回收导引线，USV则通过自身制导与控制完成对末端导引线的跟踪与对接回收任务。同时，设计一套基于视觉和组合导航融合的USV对接回收系统，通过自行设计实艇软硬件并进行外场湖试，验证系统设计及对接策略的可行性。试验结果显示，USV执行自主对接任务的成功率达91.6%，所提对接策略可以满足USV的高精度对接回收。

Modeling technology of total field anomaly inversion by magnetic monopole array

To cite this article：GUO C B, TAI Z Y. Modeling technology of total field anomaly inversion by magnetic monopole array [J/OL]. Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(5). http://www.ship-research.com/en/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03496 (in both Chinese and English).

磁单极子阵列总场异常反演建模

郭成豹, 台秭艳

【研究方法】无人机搭载总场磁传感器检测舰船上方总场异常情况时，需要建立相应的总场异常反演模型，实现对舰船水下磁特征和空中远场磁特征的评估。根据舰船上方平面测量的总场异常数据，建立基于磁单极子阵列法的舰船磁场反演模型。根据舰船上方测量的总场异常，反演得到舰船的磁单极子阵列强度，从而实现舰船水上和水下三分量磁场特征的评估分析。在实验室条件下进行磁性船模验证实验，测量船模的上方和下方平面磁场，根据上方平面测量的总场异常进行反演建模分析。结果表明，采用船体分布的三维磁单极子阵列进行总场异常反演建模，可以实现舰船上方和下方磁场评估线上三分量磁场的高精度评估分析。

引用地址：郭成豹, 台秭艳. 磁单极子阵列总场异常反演建模[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(5): 223–230.

中国舰船研究

Chinese Journal of Ship Research