激光雷达具有测距精度高、受环境因素影响小及全天时工作的特点，非常适合用于无人船障碍物检测。由于激光雷达点云近密远疏，基于栅格地图的海上障碍物检测的精度就会受到栅格尺寸大小的直接影响。建立了一种栅格尺寸线性增长的变尺寸栅格地图，结合高度差判别法和八邻域连通分量标记法进行栅格划分及聚类，通过盒子模型提取障碍物信息，得出更加精确的障碍物检测结果。开展了海上实船实验，并对所提方法与传统方法的处理结果进行了比较，对比处理结果可得，对于近岸处中小型渔船的检测，所提方法可有效地解决传统方法中栅格划分和聚类效果较差的问题，实现更精确实时的海上障碍物检测，为无人船避障提供数据支撑。

针对无人船(USV)海上近距离实时性避碰检测的需求,提出一种基于三维激光雷达的USV障碍物自适应栅格表达方法。根据USV周边环境障碍物的激光雷达点云分布,建立障碍物密集度和障碍物表达时间与栅格地图分辨率之间的函数关系,自适应确定适中的地图分辨率,构建栅格地图;对三维激光雷达点云数据进行降维处理,将三维激光雷达点云投影到栅格地图,减小数据量,提高障碍物检测效率。利用三维激光雷达开展方法验证性实验,获取了三种不同障碍物场景的激光雷达点云数据。处理结果显示:环境中障碍物数量越多,获得的期望栅格地图分辨率越高,障碍物表达更精细;反之,障碍物数量越少,获得的期望栅格地图分辨率越低,障碍物表达更快速,可实现障碍物自适应栅格表达。所建立的方法可为后续USV局部避碰路径规划研究提供支撑。

在柴油、 汽油、 重质燃料油等成品油和原油等溢油油源的区分方面, 荧光光谱结合模式识别手段得到了广泛的应用。 传统的三维荧光光谱分析方法虽然能够获得溢油样品丰富的成分信息, 但难以适应现场应用的要求, 目前还停留在实验室检测的阶段。 发展适用于现场应用的原油识别方法, 对于海洋溢油污染的快速响应与处理意义重大。 面向激光雷达的需要, 发展了一种基于激光诱导时间分辨荧光手段、 结合支持向量机（SVM）模型的原油识别方法, 从时间和波长两个不同维度出发, 通过对时间窗口和波长范围的选取进行优化, 获得了理想的油种识别准确率。 实验结果表明通过选取ICCD探测延时为54～74 ns可以将分类正确率从全谱线数据的83.3%提高到88.1%。 通过选取波长范围为387.00～608.87 nm的谱线数据, 可将疑似油种的分类正确率从全谱线数据的84%提高到100%。 激光荧光雷达在实际工作中, 受波浪、 运载平台晃动等因素的影响, 探测延时会出现一定的波动。 本文介绍的分类识别方法通过时间和波长两个维度的筛选, 更加适用于现场探测数据的识别, 并进一步凸显了原油时间分辨荧光光谱特征, 为疑似油种分类识别过程中数据量的压缩提供了重要依据。

为探索激光诱导时间分辨荧光光谱技术应用于海洋悬浮溢油原位探测的可行性, 对来自胜利油田六个不同井区不同密度的原油样品的时间分辨荧光光谱进行了探测分析。 结果发现, 各原油样品荧光发射的持续时间基本相同, 从ICCD中数字延时发生器(DDG)的输入延时52 ns开始, 到输入延时82 ns左右结束, 各原油样品的荧光峰强度随时间变化曲线的半高宽约10 ns; 不同原油样品的最强荧光峰位及其衰减寿命不尽相同, 并且与样品密度有一定相关性, 密度相近的原油具有相近的最强荧光峰位和相似的荧光寿命。 对比六种原油样品的时间分辨荧光光谱发现, 在荧光增强时, 原油荧光光谱峰位不变, 当荧光从最大强度开始衰减时, 六种原油样品的荧光光谱峰位均出现了不同程度(17~30 nm)的红移现象, 这一定程度上反映出原油中各荧光组分的荧光衰减速率存在差异, 或者存在荧光组分之间的能量传递。 所观测到的原油密度相关的时间分辨光谱信息和荧光峰红移现象可望成为水下悬浮溢油识别的有效特征之一。