CFX与USAERO的水下机器人操纵性仿真计算研究

研究了借助计算流体力学软件CFX与USAERO对水下机器人的操纵性进行仿真计算的方法,并将仿真计算结果与模型试验结果对比,验证仿真计算的可行性,指出仿真计算的适用范围．该方法可以对某些现实中难以进行的操纵性试验进行仿真计算,对于研究水下机器人的操纵性尤其是在方案设计阶段的操纵性设计和降低试验成本有一定的现实意义．     

基于灰色理论的鱼雷操纵性综合评估模型研究

针对鱼雷系统的稳定性分析,传统的鱼雷操纵性评价方法一般采用独立的操纵性指数的方法进行评价,从研究鱼雷的回转半径、K-T分析等,无法对鱼雷操纵性进行全面有效的综合评估.为了对鱼雷操纵性能进行综合评估,采用灰色关联理论建立鱼雷操纵性能综合评估数学模型.模型综合考虑了鱼雷的水平面操纵性能和垂直面操纵性能,通过计算关联度得出操纵性关联序,从而对鱼雷的操纵性能进行综合评估.通过对三型鱼雷的操纵性能进行评估计算,证明模型的有效性.为对鱼雷的操纵性设计具有实用价值.     

全垫升气垫船四自由度运动仿真

为了研究全垫升气垫船的操纵性,建立了气垫船的运动仿真模型.通过船模风洞试验和平面运动机构试验分别得到了气垫船的空气动力系数和水动力系数,建立了空气动力和水动力数学模型;对各个方向的合外力进行合成,依照牛顿动量和动量矩定理,建立了全垫升气垫船的运动数学模型.利用冻结一解冻算法编制了气垫船运动仿真程序,并进行了操纵仿真试验,研究了气垫船的直线航行与回转运动的操纵特性.仿真结果表明所建立气垫船模型是合理的,所采用的算法是有效的.     

船舶轨迹跟踪半全局一致指数稳定观测控制器

针对仅位置和艏向可测量的动力定位船舶非线性输出反馈轨迹跟踪问题,在大地坐标系中,建立同时包含科里奥力向心力和非线性阻尼的非线性船舶操纵性模型.基于一种具有半全局一致指数稳定性的非线性观测器,提出船舶轨迹跟踪非线性 Backstepping 观测控制器,并应用 Lyapunov 方法证明该观测控制器具有半全局一致指数稳定性.理论分析和仿真结果均表明,通过调整控制器增益,系统误差指数收敛到零.     

舰船中继级保障系统仿真模型研究

随着舰船装备向复杂化和多型号方向发展,舰船中继级保障系统日趋复杂,舰船装备与舰船中继级保障系统不匹配的问题日益突出,导致舰船在航率和任务成功率不高.为了解决上述问题,综合运用UML和HLA方法,建立了舰船中继级保障系统模型.采用UML方法建立了仿真模型和交互模型,明确了保障系统的仿真需求和仿真流程.采用HLA方法建立了对象模型,详细描述了保障系统中的对象和交互情况.依据仿真模型,完成了仿真系统开发和保障系统仿真分析.仿真结果表明,改进仿真模型可用于舰船中继级保障系统的准确评价和优化.     

基于OPNET的舰船平台网络仿真与分析

文章提供了一种仿真和优化分析舰船平台网络的新方法。通过选用OPNET系列的通信网络仿真软件Modeler来建立一种典型的舰船平台主干网的模型,实现了整个舰船平台网络的信息交互功能。通过对典型舰船平台网络信息流的网络仿真得到平台主干网络时延、吞吐量、链路利用率等网络性能参数,从而有助于在设计中分析舰船平台主干网网络架构的合理性以及优化舰船平台网络的设计,提高舰船平台主干网的可靠性。     

舰船训练虚拟系统的设计研究

在建立虚拟舰船仿真系统的研究中,由于舰船的船舱仪表数量多,船体操控复杂,目前还没有舰船虚拟训练系统。针对舰船训练实际需求,提出一种虚拟仪表和游戏引擎相结合的舰船虚拟训练系统设计思想。借助于Ogre、ODE及数据手套、数据头盔和定位器等虚拟现实设备,建立仿真数据模型,解决了场景中的虚拟手交互、碰撞检测等关键技术问题,完成虚拟手对舰船的实时控制。实验结果表明,仿真系统在保证真实性和快速性的同时,还易于操控等特点,能使用户快速掌握舰船驾驶和仪表操作的基本方法,训练周期缩短60%,大大降低了训练成本。     

光纤微缆对SARV操纵性的影响分析

以新概念小型自治遥控水下机器人SARV及其光纤微缆系统为研究对象,在对光纤微缆进行受力分析的基础上,采用集中质量法建立了光纤微缆的动力学模型。结合作业中SARV载体的实际运动,利用直接计算法分析了不同运动状态下光纤微缆对SARV载体产生的附加力和附加力矩及其对SARV载体操纵性的影响,并提出了合理的操纵建议。为SARV载体端设计光纤微缆释放装置张力控制提供了一定的理论依据,在一定程度上有助于完善SARV控制系统,提高SARV航行的稳定性。     

采用神经网络轮胎模型的汽车操纵稳定性仿真

运用人工神经网络理论中的多层前向ＢＰ网络,建立轮胎侧偏特性模型,进而将人工神经网络轮胎代人车模型中进行操纵稳定性仿真研究。     

单点系泊船舶运动的仿真研究

应用计算机仿真方法，研究了潮流作用下系泊系统的运动响应。建立了三自由度运动微分方程。然后在仿真工具箱SIMULINK中建立了时域仿真模型。对系泊船只的运动进行了计算机仿真。给出了其运动响应的时间历程，讨论了系统刚性对系泊运动的影响，利用Liapunov理论分析了静止系泊位置的稳定性，指出了定性分析方法对于系泊系统设计的意义。     

船舶高能搁浅外部动力学的数值仿真研究

基于Simonsen的假设，提出了船舶高能搁浅外部动力学的简化计算公式，并对船舶高能搁浅外部动力学过程进行了数值仿真研究。研究表明，在船舶高能搁浅动力学过程中，有相当部分的初动能转化为旋转形式的动能，包括纵摇、横摇和艏摇；不同于某些船舶碰撞问题，摩擦的影响不能忽略不计；对于船艏高能搁浅的情况，损伤路径会向船体外侧偏离，船舶与礁石之间的接触由剧烈的冲击逐渐过度到侧向挤压和滑动摩擦；相比于简化解析法，数值仿真法可以得到详细的动力学时历结果以及船体结构损伤变形图。     

船舶运动仿真模型

船舶运动形成复杂的流场,难以建立准确的数学模型,因此对其操纵性能进行仿真和理论十分困难。该文根据实验数据,用神经网络辨识方法建立了某船的水动力模型,实践证明：用神经网络辨识方法所建立的数学模型能够真灾地反映船舶的运动特性。该文为研究非线性的水动力问题提供了一种行之有效的方法。     

基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪算法研究

双目立体视觉模型通过模拟人眼可以实现对目标距离的测量。为了获得水上船舶实时的运动状态,提出了一种基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪方法。首先,通过摄像机标定、线性空间点三维重建可以测得以相机为中心到船舶的距离,得到船舶的部分运动轨迹;其次,在双目立体视觉测距系统的基础上采用常速(Constant Velocity,CV)模型的方法对船舶运动建模;最后,对建立的船舶运动模型利用强跟踪卡尔曼滤波(Strong Tracking Kalman Filter,STKF)船舶轨迹跟踪的方法跟踪船舶的轨迹并估算目标船舶实时的运动状态。实验结果表明,基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪的方法能有效地跟踪船舶轨迹且适用于工程应用的需求。     

Mapping 2D midship drawings into a 3D ship hull model based on STEP AP218

Standard for the exchange of product model data (STEP) AP218 has a standard schema to represent the structural model of a midship section. While its schema facilitate the exchange of ship structural models among heterogeneous systems, most shipyards and classification societies exchange information using 2D paper drawings. We propose a feature parameter input method to generate a 3D STEP model of a ship structure from 2D drawings. We have analyzed the ship structure information contained in 2D drawings and have defined a data model to express the contents of the drawing. We also developed a GUI for the feature parameter input. To translate 2D information extracted from the drawing into a STEP AP218 model, we have developed a shape generation library and have generated the 3D ship model through this library. The generated 3D STEP model of a ship structure can be used to exchange information between design departments in a shipyard as well as between classification societies and shipyards.     

SAR图像中海上舰船目标自动检测新方法

针对中分辨率近岸海域SAR图像,结合已有的舰船检测算法,提出了一种新的海上舰船目标自动检测方法。该方法先根据相应的抽取算法和图像数据映射准则,分离图像中的海洋和陆地区域,并结合最大熵分割法提取海洋背景中包含候选目标的感兴趣区域,最后利用特征匹配方法检测出真正的舰船目标。对50多幅SAR图像进行了试验,其结果表明该方法能自动、快速、准确地检测出图像中舰船目标。     

基于形态字典学习的复杂背景SAR图像舰船尾迹检测

SAR图像舰船尾迹检测不仅可用于反演运动舰船的航速航向信息,也有助于发现弱小舰船目标.然而现有舰船尾迹检测方法一般仅适用于简单海况背景下的SAR图像,复杂海况背景下的检测效果难以满足应用需求.本文提出一种基于形态成分分析与多字典学习的复杂背景舰船尾迹检测方法.该方法针对海况背景的复杂多变性以及舰船尾迹类型的有限性,通过离线学习方式构建海面纹理字典,通过解析方式构建尾迹结构字典并迭代更新,将图像分解为包含舰船尾迹的结构成分与包含海面背景的纹理成分,利用剪切波变换对结构成分高频系数重构以增强结构成分,并通过Radon变换对增强后的结构成分进行尾迹线检测.实验结果表明,本文所提方法对于复杂背景SAR图像舰船尾迹检测的效果明显优于现有方法.     

船舶航向保持运动的间接自回归历遍模型建模

本文针对船舶航向保持过程提出了一种间接的建模方法来描述船舶舵角与艏摇角之间的关系.建模数据来源于东京海洋大学实验船舶"夕路丸"的真实航行数据.首先,以船舶舵角为输入船舶艏摇角速度为输出,建立一个过渡自回归历遍(ARX)模型;然后根据艏摇角速度和艏摇角间的差分关系,得到最终的ARX模型.再多组测试数据下,与机动建模组(MMG)模型和直接ARX模型的长期预测性能做了比较.仿真结果显示,本文提出的间接建模方法对船舶的航向保持过程有更好的长期预测效果.     

数字增益自动补偿微波辐射计计算机仿真分析

数字增益自动补偿微波辐射计是一种新型的微波辐射计,有效地补偿了微波辐射计系统增益 的波动,提高了系统的稳定性。按照目标微波辐射能量在系统中传递的物理过程,利用物理与数学 相结合的方法建立了数字增益自动补偿微波辐射计的计算机仿真模型。应用已测得的系统参数(噪 声系数、增益),对系统性能进行了仿真分析,取得了与实际系统特性较好的一致性。同时,解释了工 程设计中涉及的主要问题。     

基于时间Petri网的离散事件仿真方法研究

本文总结了现有离散事件仿真的实现方法，探讨了并行处理对仿真系统的要求，提出并建立了一种基于时间Petri网的面向对象模型。在该模型中引入仿真对象并将其作为仿真处理的基本单元；引入事件发生的时间属性并将其作为时序的依据，使并行执行的事件能被正确有效地处理。此外，该方法很好地解决了仿真过程中出现的异常等问题。