基于Unity的船浪实时交互运动可视化系统

为解决现有航海模拟器中船浪运动分离导致的视景感受体验差的问题, 开发了一套船浪实时交互的船舶运动可视化仿真系统. 通过海浪谱建模技术构建海面波浪运动场景; 在建立船舶受力模型的基础上, 通过检测船舶与水面的碰撞实现船舶对波浪力的响应以计算船舶对波浪运动的实时响应姿态变化; 同时为增强仿真系统的真实感, 使用波动公式计算船舶与水体碰撞产生的水波及其扩散增强模拟真实感. 船浪运动耦合的航海模拟器与传统航海模拟器相比, 在大海况条件下能够为使用者提供更加真实的视景与运动体验. 研究成果视景真实感强, 船浪交互实时性好, 对于恶劣航海条件下的航海过程有良好的仿真效果.     

范佘明:基于模拟器的船舶航行性能虚拟测试系统

用于航海模拟器的仿真模型既要简单以满足实时性的要求,又要有足够的精度以满足测试精度的要求,通过操纵运动与波浪诱导运动的叠加来模拟船舶在波浪上的运动。操纵运动通过求解基于水动力分析的运动微分方程得到,仅考虑二阶波浪力对操纵运动的影响。船舶在不规则波上的运动响应简化为许多规则波上运动响应的叠加。     

航海模拟器与分布交互仿真技术

该文介绍采用DIS技术开发航海模拟器系统的设计思想及主要技术，包括船舶操纵数学模型、以电子海图为背景的船舶动态显示、雷达/ARPA图象、用OpenGL开发三维视景、仪表以及网络技术。     

航海视景中降雨仿真

气象仿真是航海模拟器中的一项重要内容,降雨仿真作为气象仿真中的一部分,其仿真效果的好坏对最终的航海场景模拟具有直接影响.粒子系统是绘制大规模粒子场景的一种有效方法,为了在航海视景中实现降雨的仿真,并能够在航海模拟器中流畅地显示,用粒子系统分析雨粒子属性,建立其运动模型,通过对粒子生命周期的计算,合理地控制粒子的产生和消亡.实验结果表明,通过合理的方法和适度的运动简化,实现了帧频的提高及降雨场景流畅的展示.     

新型指挥仪模拟器的分析与研究

针对美国6S04指挥仪模拟器中几种运动方式的输出波形,研究和分析了新型模拟器关于正弦、等速、方波、等速+方波以及阶跃等运动方式的数学模型和实现方法;对于新型模拟器中正弦运动的函数计算,采用建立正弦快速查表和定时中断程序结合的方法实现;并以建立的正弦和等速运动的数学模型为例,对模拟器中正弦和等速运动曲线图进行分析和验证;在某模拟器的设计中,该数学模型结合虚拟仪器技术,得到很好的应用,避免了模拟器中复杂的电子线路设计.     

人因操纵特性在航道工程研究中的应用

大型综合航海模拟器在航海教育和培训中扮演着越来越重要的作用。而在某些海事工程研究领域,对于随机生成的复杂环境状况而言,利用航海模拟器进行仿真的方式已经逐渐成为一种非常有效的手段。研究了有关使用大型航海仿真系统航道工程提出了仿真应用方法。对PID控制型船舶自动舵以及船舶在航道航行航迹跟踪应用的研究,提出了一种利用人因操纵特性进行快速仿真的方法,并将其运用于航道工程研究中。     

航海仪器与AIS数字信息解析及场景再现研究

为了给船舶性能验证、船舶操纵方案论证、海事调查分析等领域提供更为直观形象、方便有效的分析手段,给出了对现代航海仪器标准化NMEA0183接口数据采集、解析并利用数据库对信息进行存储的方案,设计了统一时间基准的数据库关联检索方法,并由此提出了基于模拟器架构的虚拟航海仪器界面还原、海图平面态势还原、三维视景还原的再现方案;将方案应用于某实船部分仪器与AIS报文数据,结果证明可以再现历史场景.     

双声纳探头差动扫描的挂舷式船舶吃水测量方法

针对现有船载式船舶吃水测量方法的局限,提出了一种基于双声纳探头差动扫描的挂舷式船舶吃水测量方法.在详细分析船舶弧形轮廓外形基础上,利用双声纳探头差动扫描技术,建立测量船舶吃水量的数学模型,设计了一种船舶吃水测量方法.设计了实验方案,搭建了小比尺船模吃水深度实验系统,获取了小比尺船模吃水深度,通过对5组吃水测量结果的统计分析发现,小比尺船模吃水深度测量最大相对误差为4.87%,精度较高,满足实际工程误差要求,验证了该设计方案的可行性.     

船舶运动视景仿真系统研究

由于航海在军事及经济中的重要性,船舶的运动研究也引起了人们的高度重视.文章介绍了在虚拟海洋环境中船舶运动的三维视景仿真系统.文中给出了船舶在规则波中的运动方程,用Creator仿真软件建立了船舶的三维模型,在Vega软件中对船舶的运动进行了实时交互控制.该系统在Vega的海洋模块中建立海洋场景,较真实地模拟了船舶在海面的运动情况.该系统不仅节约了研究经费,同时获得了较好的视觉效果,为后续的研究打下很好的基础.     

基于OpenGVS半潜船操作模拟器视景系统的研究

为了满足半潜船作业人员学习和培训的需要,有必要在航海模拟器大环境下研发半潜船操作模拟器仿真系统。以船舶静力学为基础,实现了半潜船装载重大件货物的过程的动态稳性计算,以Visual C++6.0和OpenGVS场景管理软件为开发平台,研制开发了半潜船操作模拟器应具备的视景系统。该仿真系统实现了视点的转移和跟踪,通过设置在半潜船的驾驶台、甲板及外部三个虚拟相机,实时动态显示半潜船各种运动的状态,同时实现了半潜船操作模拟器几个模块间的相互通信,取得了很好的效果。     

A three-stage multi-objective heterogeneous integrated model with decomposition-reconstruction mechanism and adaptive segmentation error correction method for ship motion multi-step prediction

Reliable and accurate ship motion prediction is essential for ship navigation at sea and marine operations. Although previous studies have yielded rich results in the field of ship motion prediction, most of them have ignored the importance of the dynamic characteristics of ship motion for constructing forecasting models. Besides, the limitations of the single model and the autocorrelation characteristics of the residual series are also unfavorable factors that hinder the forecasting performance. To fill these gaps, a multi-objective heterogeneous integration model based on decomposition-reconstruction mechanism and adaptive segmentation error correction method is proposed in this paper for ship motion multi-step prediction. Specifically, the proposed model is divided into three stages, which are decomposition-reconstruction mechanism, multi-objective heterogeneous integration model and adaptive segmentation error correction method. The effectiveness of the proposed model is verified using four sets of real ship motion data collected from two sites in the South China Sea. The evaluation results show that the proposed model can effectively improve the prediction performance and outperforms other traditional models and state-of-the-art models in the field of ship motion prediction. Prospectively, the model proposed in this study can be used as an effective aid to ship warning systems and has the potential for practical application in ship marine operations.     

火电厂回热加热器全工况建模与仿真

回热加热器的建模是火电厂热力系统仿真的重要组成部分。该文给出了电站不同结构回热加热器动态过程的统一数学描述,建立了火电机组回热加热器动态过程数学模型。该数学模型能够反映回热加热器在全工况和故障工况下的动态特性,避免了用线性方法描述动态过程时由于大工况变动所造成的较大误差,因此具有较高的精度。该模型既可用于火电机组全工况下工程仿真分析,通过合理的简化和假设,又能满足实时仿真的要求,作为电站仿真培训系统的一个组成部分。文中通过仿真试验验证了前述模型的可用性。     

基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机控制仿真

随着船舶吊舱技术以及永磁电机及其控制技术的发展,永磁同步电动机开始迅速应用于船舶吊舱电力推进系统中。针对船用电机的转速和转矩在过渡过程中波动很大的现象,引入了空间矢量脉宽调制方案,结合永磁同步电机数学模型及船桨模型,搭建了基于空间矢量脉宽调制策略的船用永磁同步电机仿真模型。仿真结果表明空间矢量脉宽调制方式可有效减小转矩的脉动,电机推进系统有良好的动态响应效果。为船舶电力推进系统的研究提供了新的思路。     

船用捷联惯性导航系统仿真技术研究

该文提出船用捷联惯性导航系统仿真器的设计方案。针对船舶运动特点 ,根据船模的耐波性数据、惯性传感器的误差模型 ,可以模拟船舶受不同等级风浪扰动、采用不同种类的惯性传感器及配置方案时导航系统的输出 ,其实时输出信号可直接用来驱动船用导航滤波器或其它仿真器。     

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。     

船舶柴油机故障诊断仿真系统研究

该文阐述了船舶柴油机故障诊断仿真系统的模型、结构与功能,着重介绍了基于RBF神经网络故障诊断方法。本系统具有结构简单、功能齐全等优点,对开发实船柴油机故障诊断的辅助分析系统和培训轮机员熟悉处理故障有实际意义。     

Simulation of ship wakes image by an along-track interferometric SAR

A mathematical model that allows simulations of the image of waves in ship wakes by either regular or interferometric airborne Synthetic Aperture Radar (SAR or INSAR) is described. The three-component velocity field induced at the ocean surface by a moving ship serves as the input to the model. The simulations take into account the effect of temporal variations of the wave field in the wake on the INSAR imaging by the velocity bunching mechanism. The model also accounts for the scanning distortion of the image. The developed algorithm allows study of the visibility of the ship wave wake by a regular SAR or by INSAR for arbitrary imaging parameters, as well as for different ship sizes and ship velocity vectors relative to the platform flight track. Various patterns of ship wake images obtained by numerical simulations are presented.     

跨平台船岸两用VHF模拟器仿真

为改善现有船用甚高频(VHF)语音通信模拟器功能单一、数据传输效率低的缺点,设计一种跨平台船、岸两用VHF模拟器。利用计算机声卡芯片实现对语音信号的采集/播放,通过小波算法完成对语音数据的压缩处理,以计算机网络及端口代替无线电通信频道,完成数据的收发;软件基于Qt平台开发完成,实现软件在不同的操作系统平台上跨平台运行。系统在软硬件部分整体设计上,实现了船岸两用VHF的功能复用。