主动全向声纳浮标回波信号仿真研究

声纳浮标是航空反潜主要的搜潜装备之一,对主动声纳浮标回波信号的研究是航空反潜作战的重要方面。从信号级对目标回波、混响和海洋噪声进行了计算机仿真,在此基础上建立了主动全向声纳浮标回波信号模型,并进行了计算机仿真。仿真结果参照主动声纳浮标系统将仿真的声纳浮标回波信号进行了频率历程图像显示。     

近水面拖曳浮标测试系统运动特性研究

通信浮标能提高潜艇通信性能,因此提出一种二级拖曳通信浮标,并设计一种近水面拖曳浮标测试平台。该平台由拖船与升沉补偿装置、拖体与拖缆等组成,可以模拟潜艇运动,用以测试拖曳浮标。为研究测试平台的动力学特性,首先建立测试平台和被测对象的动力学模型及其仿真模型,模型涵盖非线性波浪力计算、柔性脐带缆建模、深度模糊控制、升沉补偿装置以及多体刚柔耦合等,随后基于试验得到的被测对象水动力学参数,对测试平台在不同拖曳速度和拖缆长度下的拖曳试验进行仿真研究。仿真结果表明：拖曳速度增大后,一级拖体稳定深度可减小30%,深度波动幅度无明显变化,而被测对象的稳定深度增加20%以上,深度波动幅度可减小80%以上;一级拖缆的长度增加对一级拖体和被测对象的深度影响可忽略不计;二级拖缆长度的增加会导致一级拖体的深度小幅度增加,但不会影响被测对象的稳定深度及其波动幅度。研究结果可为潜艇拖曳系统测试平台的设计与试验提供理论参考。     

深潜艇推进电动机的H∞控制研究

为了抑制转子电阻参数摄动和洋流、海浪引起的转矩波动对深潜艇推进电机调速系统的影响,对应用状态反馈鲁棒控制方法来处理推进感应电动机磁场定向下的矢量控制问题进行了研究,并在此基础上,根据建立的深潜艇直航运动模型和螺旋桨四象限动态工作情况下的仿真模型,进行了深潜艇直航推进仿真.仿真结果表明,这种方法能够有效抑制转子参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响.     

圆形浮标阵搜潜效能评估研究

以圆形浮标阵为切入点,分析了圆形浮标阵的搜潜发现概率,设定了圆形浮标阵效能评估的条件,建立l『效能评估模型,对潜艇机动、背境噪声级、浮标数量和圆形阵半径等因素对搜潜效能的影响进行了仿真分析,提出了合理化建议,可以为部队训练提供参考。     

基于 OpenGL 的实时三维海浪可视化仿真

海浪虚拟仿真技术是海上虚拟作战平台模型库构建的重要组成,直接影响到平台运行的逼真性和可行性。论文首先以重力波为例,分析了对规则海浪模型的仿真方法,然后采用线性波浪叠加法和海浪谱理论,探讨了不规则海浪模拟及其三维生成算法,通过建立海面规则网格,调用O penG L函数库,实现了对真实海浪进行模拟,为建立海上虚拟作战平台海浪模型提供了一种技术方案。     

基于矢量螺旋推进舵的新型主动式减摇装置的仿真研究

本文介绍了一种基于矢量螺旋推进舵的主动式船舶减摇装置,并在分析随机海浪的波能谱和波倾角以及船舶运动受力的基础上,建立了随机海浪的仿真模型,利用Matlab对海浪波倾角及有无减摇装置的船舶横摇运动进行了建模及仿真研究,研究表明该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够提高船舶的耐波性。     

复杂背景的海上目标雷达信号特性研究

首先建立雷达高分辨一维距离模型;然后在此模型的基础上分析雷达信号特性,并研究姿态变化对雷达目标敏感度的影响;最后通过仿真实验说明在一定的范围内一维距离像变化情况相似,在增大带宽的情况下载频变化对高分辨距离像姿态敏感度不大。     

海浪预报不确定下的船舶运动姿态分析方法

实时准确地估计海浪预报不确定下的船舶运动姿态是一个非常困难的问题.为解决该问题,通过分析海浪预报的随机误差对船舶运动姿态估计的影响,建立基于不确定性海况预报数据的船舶运动姿态估计模型;引入多项式混沌展开方法,实现船舶运动姿态估计的不确定性量化(Uncertainty Quantification,UQ);利用船舶横摇运...     

海浪扰动信号的仿真方法

给出了一种新的以遭遇频率表示的海浪遭遇谱和遭遇波倾角谱的数学表达式，介绍了建立随机海浪模型的三种仿真方法，即频率等分法、能量等分法和有理谱法，并采用能量等分法进行了海浪模型的仿真和分析。它对于研究船舶装备、船舶行业机器人、海上作业平台和船舶的运动控制具有重要意义。     

拖曳式通信浮标对潜艇隐蔽性的影响

使用通信浮标是解决潜艇水下安全通信的重要手段之一。本文对拖曳式通信浮标对潜艇隐蔽性的影响进行研究,对机载雷达对潜艇的发现率进行建模仿真,并实例分析装备拖曳式通信浮标后潜艇隐蔽性的变化,获得了有益的效果。     

基于凝集质量法的海洋缆索动态响应建模与仿真

提出了一种基于凝集质量法的海洋缆索动态响应研究的模型,该模型采用Kane方法以广义主动力与广义惯性力相平衡的方式得到缆索运动的控制方程。模拟了以拖船-落锚方式布放次水面浮标的时间历程。对浮标结构设计与布放作业有一定的参考价值。     

浮标系泊结构的参数优化匹配方法研究

针对浅海浮标系泊结构姿态控制问题,进行系统参数优化匹配计算方法研究.首先进行系泊结构力学分析,建立系统的力和力矩平衡方程,推导出系泊系统状态的描述方程;采用系泊系统起锚角和检测设备舱的倾斜角度为约束条件,取锚链型号和重物球质量作为设计变量,建立锚链的垂直高度相对误差最小为目标的系统参数优化匹配的数学模型;用最小二乘法求解非线性方程组,进行分层变量优化计算.所提出的系泊系统结构参数优化计算方法可为浮标系泊系统结构设计提供理论依据.     

较大安装误差时浮标倾角的测量方法

浮标水中姿态的测量是研究浮标性能的重要环节，通过在浮标上安装姿态传感器可以测量浮标的姿态，但姿态传感器的安装误差会影响测量准确性。给出了一种矩阵变换求解浮标姿态的方法，可以在姿态传感器具有较大安装误差时精确地解算出浮标姿态，该方法可以推广至一般水面漂浮物的姿态测量。     

深海潜标多螺旋桨推力姿态控制仿真

海洋潜标上搭载的环境监测设备和仪器对潜标姿态提出了不同的要求,针对潜标在水平流的作用下产生纵倾和横倾时的姿态主动控制问题,化简潜标空间运动的非线性数学模型为2个垂直面运动模型,基于该解耦模型,采用多螺旋桨推力为控制量,提出了一种基于输入输出线性化的状态反馈姿态控制律,并编制Matlab程序进行仿真。结果表明,该控制律能够将处于不同海流流向下的深海潜标的姿态控制到参考姿态。     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究

畸形波对船舶航运极具威胁,已引发多起海上事故,因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型,在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响,可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模,利用CFD生成数值波浪水池,并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析,从一定程度上反映畸形波的演化特性,并验证数值模拟的有效性。     

基于Matlab的AUV近水面运动模型的建立与仿真

该文运用矢量方法对自主式水下航行器(AUV)近水面的六自由度运动方程进行了推导，得到了一个适于在Matlab环境中仿真的高度矢量化的空间运动模型，并用在Matlab的仿真工具箱Simulink中建立的AUV近水面的六自由度运动仿真模块对AUV的近水面运动进行了仿真，在此基础上分析了波浪力对AUV的影响。该模型的建立和仿真为AUV近水面的稳定性分析和控制系统的设计提供了便利的工具。     

Assimilation of buoy and satellite data in wave forecasts with integral control variables

The quality of numerical wave forecasts can be improved significantly by assimilating wave observations prior to the forecast. In the present study a technique for such assimilation is developed that exploits (a) the efficiency of a limited number of integral control variables, and (b) the effectiveness of variational (model-consistent) assimilation. The formal procedure is independent of the type of control variables and of the wave model (moreover, no adjoint wave model is required). In the present study, integral control variables are chosen to represent large-scale errors in the driving wind fields and uncertainties in the wave model. The assimilation technique is validated with observations of the ERS-1 satellite altimeter and two waverider buoys in two consecutive storms in the Norwegian Sea. The assimilation of the observations reduced the errors in the forecasted significant wave height at the buoy locations typically from 25% to 12%. For low-frequency waves the effect of the assimilation is similarly significant at one buoy location but marginal at the other buoy location.     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部，岸滩水深较浅且变化平缓，泥沙运动较为活跃，泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算，所得结果与现有的实测数据进行对比验证；再进一步模拟航道的冲淤情况，预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明，潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高，预测航道年淤积量约为391.3万m3。