基于变权值令牌环模型的无人水下航行器推进系统网络研究

针对无人水下航行器(UUV)推进系统搭建了Modbus通信网络,实现对航行器电力推进系统的网络控制。由于标准的Modbus通信协议具有实时性较低的问题,提出了一种具有优先级的令牌环模型,通过令牌传递的方式协调各从站并行处理数据,从而大大减少了网络通信延时。在此基础上扩展出了变权值令牌环模型,可满足应对不同工况时及时修改各从站延时的需求,并能以牺牲一定的传输实时性为代价避免处理大量数据时低优先级从站数据彻底丢包的现象出现。仿真试验验证了所提出的Modbus改进模型的有效性。     

网络优化调度算法在船舶大数据通信中的应用

我国常用的船舶通信网络技术难以满足当前持续增长的海量信息量数据通信需求,易造成信息传递延时问题,严重影响船舶航行安全。因此结合网络优化调度算法对船舶通信系统进行分析和设计,以达到提高船舶网络信息通信质量和网络通信的传输速率,有效保障船舶航行安全的目的。为检验网络优化调度算法对船舶网络通信的实时性影响,对应用于船舶通信网络系统中常见的延时问题进行实验检测,以此考察在交换式船舶通信网络通信效果。数据检测结果表明网络优化调度算法可有效提高船舶通信效果,有效解决网络信息传输延时问题,满足船舶在航行过程中对网络通信的实时性需求。     

基于RNN-LSTM的船舶运动轨迹预测

针对船舶轨迹预测精确性与实时性的需求，从数据层面探究影响船舶航行轨迹的特征，通过相关性分析确定网络的输入，提出结合循环神经网络-长短期记忆（Recurrent Neural Networks - Long Short Term Memory，RNN-LSTM）的船舶航行轨迹预测模型。通过船舶Z形试验相关数据与实船实际航行数据对网络模型进行训练，并对未来船舶航行轨迹进行预测。对未来轨迹的预测值与实际值进行对比。结果表明，模型预测误差小，验证该方案在船舶轨迹预测中的实用性和有效性。     

基于全弹道控制分析的水下航行器攻击模型视景仿真*

研究并建立高空滑翔水下航行器的虚拟现实的视景仿真系统,分析水下航行器全弹道控制并在视景仿真平台下实现水下航行器全弹道多状态攻击轨迹模型。高空滑翔水下航行器姿态变化快,背景参数复杂,视景仿真中会出现局部模型快速变化或者模型分离的难题。提出采用DOF和Switch节点相结合的方法,利用其Matlab Simulink仿真模型,计算高空滑翔水下航行器的六自由度数据,通过Matlab的“To Workspace”模块将六自由度数据输出并存档。在VC＋＋6．0环境下编写Vega应用程序,读取运动参数,应用LOD技术在不降低显示速度的同时提高仿真视觉效果。仿真实验和测试效果表明,系统实能实现水下航行器在空中滑翔、低空突防、滑翔翼脱离以及水下攻击等多状态的水下航行器运动弹道轨迹和视景仿真效果,以及运动控制参数的同步跟踪,不再会因局部模型快速变化和模型分离而失真。为分析空投滑翔水下航行器的运动轨迹提供了数据支撑和视景平台支持,对展开高空滑翔水下航行器的弹道控制研究和试验具有重要价值。     

水下喷水推进器工作特性分析

在充分研究固体燃料涡轮机和高速轴流泵的基础上,提出了应用于水下航行器的喷水推进系统。研究了设计工况时,航行器、轴流泵、发动机的运动学和动力学平衡关系;在定深工况下,分析喷嘴数目变化时航行器的稳定速度;以及不同喷嘴数目时,航行器的变深和变速特性。研究结果表明,喷水推进器能够实现水下航行器大航深、高航速的性能目标。研究结果对喷水推进水下航行器具有重要的参考价值。     

无线传感监控下水下航行器运行信息安全控制方法

受到水下电离层与电磁层的影响,传统无线传感监控反馈的水下航行器运行信息,会出现控制干扰量增加、控制执行效果减弱的问题。针对干扰源涌入的安全漏洞,提出无线传感监控下水下航行器运行信息安全控制方法。建立无线传感监控网络的拓扑模型;引入QPD网络干扰源屏蔽策略;修正安全漏洞控制参量,从而实现对无线传感监控下水下航行器运行信息的安全控制。通过实际数据的仿真测试,证明提出设计方法具有提升安全控制能力的效果。     

水下航行器运行系统的SysML模型设计

为在嵌入式水下航行器运行系统中,快速提取舰船通信关系维护所需的传输数据信息,增强通信信息传输稳定性,设计水下航行器运行系统的SysML模型。借鉴民机研制经验,以导航传感器作为核心应用设备,构建必要的导航数学模型,分析水下航行器运行系统的组成特性。定义船舶航行数据,通过构建语义映射关系,确定SysML理念相关的信息扩展能力,实现水下航行器运行系统SysML模型的顺利应用。实验结果表明,水下航行器运行系统SysML模型的舰船通信数据提取速率较快,能够有效增强通信信息传输稳定性。     

虚拟现实平台中水下航行器动力系统装配模型优化设计

现有的水下航行器动力系统装配模型在虚拟现实平台中经常出现多数据间的协同异常,模型内多单元数据计算误差偏大的问题。针对问题的出现,提出虚拟现实平台中水下航行器动力系统装配模型优化设计。首先,引入多粒子群分析算法对航行器水下动力系统装配数据进行则优化模型建立,通过模型找出装配相关量的优化参数;接着,针对动力单元、控制单元与供电单元,分别引入磁转动力算法、约束控制算法与协同供电算法对对应单元进行优化,在装配相关单元数据修正中,实现最终模型数据误差的消除;最后,通过专业的动力分析系统,对优化后的模型数据进行仿真测试,证明提出的优化方法具有可行性与有效性。     

基于混合网格的水下航行器系统航行特性研究

水下航行器系统是包含主体、推进系统和其余附体的整体结构,其航行特性研究是水下航行器系统设计的重要内容.为研究水下航行器系统的航行性能和航行时的表面压力特征和流场特性,基于CFD方法,使用重叠网格和滑移网格相结合的混合网格技术对某自主研发水下航行器系统模型进行直接模拟.结果表明:水下航行器系统在不同大小的推力作用下,会表现出不同的航行性能,通过推力-速度曲线可以插值得到不同推力下的航行点;水下航行器在来流速度不同时其所受表面压力大小不同,但分布规律相似,且具有相同的流场分布特性.     

水下航行器新型高效动力系统

从水下航行器对动力系统的要求出发,分析了常规燃料AIP、小堆AIP技术和永磁同步电力推进系统国外发展概况,提出了小堆AIP技术和永磁同步电力推进系统组成的水下航行器新型高效动力系统,在对该系统研究后指出了需要研究的关键技术,原理与配置;展望了应用前景.     

无人水下航行器控制系统CAN总线通信设计与仿真研究

由于水下环境的复杂性及无人水下航行器自身特点,对其实施实时高效控制需处理大量数据。文章采用CAN总线对UUV控制系统通信网络进行设计和分析,讨论了CAN总线网络数据帧在系统中的具体应用设计和传输参数设置,并使用CANoe仿真软件对所设计的UUV控制系统CAN网络进行了仿真,通过仿真验证了UUV控制系统CAN网络通信设计的正确性。该方法应用于UUV控制系统通信网络设计,将有效提高UUV系统控制性能和特征模拟性能。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

基于北斗救援和ISPS规则的船舶人员安保管理系统研究

研究了基于北斗短报文通信方式的船用ISPS人员管理及救援管理的系统,具体包含天地海北斗卫星网络、船舶通信网络、低功耗高可靠性的BDS北斗通信基站,提出了基于模糊集合和贝叶斯的多对多Super-Bluetooth算法,设计了手环检索和定位的BR通信基站方案,提升和实现了基于北斗救援的ISPS人员管理。     

基于UUV动力学模型的实时海流估计方法研究

提出了一种基于UUV模型的海流估计方法。结合UUV的动力学模型,根据实际系统状态与模型系统状态得到UUV航行环境的海流信息,避免了海流估计对开环操纵性试验的依赖。此外,针对模型与各个传感器间的时间、空间异步问题,采用了数据融合理论中常用的插值法进行时空配准。最后,通过多次UUV试验数据验证了该方法的有效性,并与用最小二乘法得到的海流信息作对比。结果表明,该方法具有较强的工程意义。     

无人水下航行器自航出管可行性浅析

通过鱼雷发射管进行布放回收是潜艇使用无人水下航行器（uuv）的最佳方式之一,而UUV自航出管是否具有可行性是首要问题。首先,根据潜艇发射自航鱼雷的技术要求来建立UUV自航运动方程和边界条件,并通过计算分析求得UUV自航出管所需满足的条件。随后,在鱼雷内弹道仿真研究的基础上,建立UUV在鱼雷发射管内运动的数学模型,并对其受力和速度进行实时仿真。最后,将仿真结果与UUV自航出管条件进行对比分析。结果表明：UUV自航出管的可行性与其重力浮力差、最低出管速度及出管时的潜艇航速相关。因此,可通过设定恰当的性能参数来实现UUV自航出管的可行性。     

Modbus在某拖动控制系统中的应用

本文先介绍Modbus现场总线的通讯协议原理,对ASCII和RTU两种传输方式进行了分析,然后介绍了Modbus在某拖动系统监控系统中的应用,对不同厂家PLC之间的Modbus通讯进行详尽的介绍,包括设置和通讯软件编制。     

远程UUV指挥控制流程分层Petri网建模及延时分析

对于控制节点多、流程复杂的远程UUV指挥控制流程建模及延时分析问题,传统建模方法往往难于对其进行详细描述和分析.文中建立远程UUV指挥控制流程分层延时Petri网模型,采用基于Petri网的层次化建模方法提升模型对复杂流程的表达能力,将变迁引入时间参数,使模型具备对时间的描述和分析能力,并给出不同结构的延时计算方法.仿真结果表明所建模型可用于对远程UUV指挥控制流程进行分析和计算,分析方法正确、适用性好,可为远程UUV指挥控制系统评价及完善提供参考和技术支持.     

UUV编队协同探测行动中的网络易损性问题

文章研究了UUV编队在执行协同探测任务时的网络易损性问题。描述了UUV编队网络模型,引入了基于节点介数的多尺度易损性评估法,提出一种评估UUV编队在执行协同探测任务时的网络易损性的方法,给出了相关的分析步骤,并举例进行说明。     

基于Fuzzy—PID的UUV姿态控制器研究

结合UUV航行中动力特性变化较大的特点,研究并提出了一种Fuzzy-PID控制器的设计。该控制器把Fuzzy控制和传统的PID控制有机地结合起来,实现了对控制系统的参数自整定。给出了UUV纵向姿态运动数学模型和仿真试验设计。仿真结果表明,这种Fuzzy-PID控制效果优于单纯的PID控制方式,特别对变参数系统具有较强的鲁棒性。     

船舶电站实时监控系统通信软件设计

实现船舶电站监控的关键是通信技术,文章基于Modbus通信协议,提出一种在LabVIEW虚拟仪器环境下实现PC机与单片机实时通信的方法,设计了船舶电站实时监控系统通信软件,完成对船舶电站多套柴油发电机组的现场监控.给出了监控系统的具体实施方案,详细讨论了通信协议的设定及通信程序的编程要点.该通信软件的开发不仅为本科教学提供了实验平台,而且能够很方便地移植到其它实际应用系统,具有较好的工程实用价值.