基于改进层次分析法的AUV重规划决策问题的研究

在执行海洋勘查使命过程中，当局势发生变化时，自治式水下机器人应能迅速调整以适应局势的变化，并且在需要时，它应进行重规划决策以找到最优的应对策略从而保证使命的完满完成和自身的安全．自治式水下机器人的重规划决策是一个多约束条件下的动态优化问题，考虑到自治式水下机器人重规划决策时的主要约束条件，建立了分层递阶的重规划决策模型，分析了基于改进层次分析法的重规划决策过程，获得了满意的应对策略．仿真实验表明：改进层次分析法能够有效解决多约束条件下自治式水下机器人的重规划决策问题．     

应用全局最小二乘法辨识AUV运动参数

用系统辨识的方法来估计AUV的水动力参数有很多优点,是当前研究的热点.考虑到AUV运动模型的特点,本文提出用全局最小二乘法(TLS)来辨识AUV水动力参数.首先分析了AUV运动模型,然后讨论了TLS及其与最小二乘法(LS)的区别与联系,提出了辨识模型并且利用仿真数据分别用TLS和LS两种方法进行了辨识,最后分析比较了两种方法的辨识结果得出结论.     

海浪噪声的仿真与滤波

运用海浪谱分析方法,基于MATLAB/SIMULINK对航行中船舶遭遇到的海浪进行实时仿真,描绘出了不规则海浪的特征.海浪对船舶的控制和性能的研究带来很多不便,应该设法消除或削弱其影响.基于切比雪夫函数逼近方法, 设计了一种无限冲激响应(IIR)数字滤波器来实时地对海浪噪声进行滤波.对三级海况下船舶遭遇的海浪进行仿真实验,结果表明,该滤波器不仅设计简单、经济,而且实时性强,滤波效果显著.     

船用核动力装置专家系统技术研究

以船用核动力装置为研究对象 ,建立了运行在仿真机上的全工况核动力装置运行仿真系统。利用智能专家控制理论 ,建立了能够管理整个装置运行的 ,能对典型运行故障进行检测与诊断的管理运行专家系统。此系统在出现故障时能及时调用知识库专家知识进行专家推理 ,分析核动力装置控制实际运行中典型故障产生的原因及解决方法、故障诊断处理具有实时性 ;利用神经网络理论 ,建立了神经网络故障检测与诊断专家系统 ,此系统将不断检测核动力装置各系统 ,并根据检测数据给出故障诊断结果。结果表明 ,在核动力装置三层智能控制结构下 ,利用神经网络故障检测与诊断专家系统对船舶核动力装置可能的运行故障进行险测与诊断 ,利用运行管理专家系统对核动力装置进行运行管理 ,提高了船用核动力装置的运行性能。所进行的专家系统研究对船用核动力装置的安全运行具有一定的指导意义     

基于海流剖面的UUV辅助导航方法

为了解决水下无人航行器(UUV)携带的测速传感器在失效情况下无法正常导航的问题,提出了一种基于海流剖面的UUV辅助导航方法.该方法首先采用实时性较好的卡尔曼滤波技术对海流剖面数据进行滤波,并引入小波变换方法辅助确定卡尔曼滤波器观测噪声方差、根据导航速度的变化动态计算过程激励噪声方差;然后建立海流剖面-导航速度关系数据库,从而反演UUV的导航速度,进而通过船位推算方法实现对UUV的辅助导航.为验证该方法的有效性,分别就海试时多普勒测速仪(DVL)测得的UUV速度数据1/2有效、1/10有效、1/20有效以及长时无效情况下进行计算分析,试验结果表明:在DVL声呐数据间隔有效的情况下,海流剖面辅助导航可以达到UUV的导航精度(CEP＜0.5％)要求;且即使出现DVL声呐长时间得不到有效数据的情况,其导航精度也大大高于单纯使用UUV动力学模型进行辅助导航时的精度,说明海流剖面辅助UUV导航方法研究具有较大的意义.     

QNX环境下多线程数据采集

本文介绍了多线程技术在QNX实时测控系统数据采集中的应用,阐述了引入多线程的必要性,QNX中断方式的原理及实现方法,以及在QNX环境下对串口的操作。基于QNX多线程的数据采集系统软件实现了实时、可靠和稳定的数据采集。     

随机海浪的数值仿真与频谱分析

针对船舶航行抑制海浪干扰的需要,研究了海浪波形的建立方法。选取ITTC双参数谱作为海浪谱,通过能量等分法对其进行频率分割,计算分割频段重心频率作为谐波频率,根据长峰波海浪模型,将各次谐波进行时域合成。给出了基于能量等分法的海浪仿真算法,得出了时间和空间海浪仿真波形。采用Welch法对仿真海浪进行频谱分析,与理想海浪谱对比,仿真精度达到了1.6%,验证了该方法的有效性,为船舶航行运动参数的有效滤波提供了可靠的扰动信号。     

神经网络技术在核动力装置故障诊断中的应用研究

进行了核动力装置神经网络故障诊断方法的研究,用装置参数的变化量来训练神经网络,并采用了多项式拟合差分滤波技术来确保得到足够准确的参数变化量和滤波阀值的方法,从而保证了神经网络快速,准确的诊断。     

基于规则法的水下避碰专家系统

针对复杂环境中船舶实现自动避碰问题,设计了一种基于规则法的智能型专家系统,即水下避碰专家系统．该系统具有多元分层知识库体系结构,采用框架式知识表示方式,实现了水下避碰知识的表示、存储,避免了传统专家系统的“窄台阶”问题．应用模糊理论,分别建立了针对水下静止目标和运动目标的碰撞危险度模型,实现了定性推理与定量计算的结合．给出了水下会遇态势分类模型,总结了水下常见的多种会遇态势．结合所建立的系统模型给出水下多目标避碰仿真示例．仿真实验结果表明,系统能对各种水下避碰情况及时给出正确的避让方案．     

基于HLA的船舶避碰仿真平台的实现

为了迅速地搭建船舶避碰仿真平台,采用了HLA的模块化建模思想,既能充分利用现有的功能代码,又能不断添加新的功能模块,省时而高效地完成了仿真任务.首先阐述了基于HLA的船舶避碰仿真平台开发的软硬件环境及平台的体系结构,然后充分把整个船舶避碰仿真平台作为一个联邦,将其按功能划分成若干个联邦成员,按照美国国防部提出的联邦开发的过程--FEDEP进行分布式仿真的设计和开发.想定联邦剧情、划分联邦成员功能、设计FOM/SOM文件,最终用VC2003.net进行各联邦成员的程序开发,建立起了基于HLA的两船避碰仿真平台.在想定剧情下的避碰仿真试验结果表明,该平台能够很好地实现船舶避碰的功能,同时,该分布式避碰仿真平台比集中式仿真具有更好的灵活性和可扩充性,便于未来向复杂的多功能避碰平台的演化和升级.