无人驾驶技术的水面船舶曲线航迹跟踪方法

传统水面船舶航迹跟踪方法仅能对线性航迹进行跟踪,针对与双体船结构特征相似的无人驾驶船舶航迹,在其无线航迹跟踪应用中表现出航迹跟踪坐标位置与实际坐标位置误差较大的问题,导致跟踪目标经常丢失。为此,结合双体船航迹跟踪特点,提出无人驾驶技术的水面船舶曲线航迹跟踪方法。首先对水面船舶航行条件建立模型,根据条件模型对船舶曲线轨航迹进行数据模型计算。最后,结合条件模型与曲线航迹模型,对跟踪算法进行差值优化计算,从而提升曲线航迹的跟踪精准度。通过仿真数据的模拟测试,采用提出方法的船舶,能够将曲线航迹跟踪精准度控制在98.6%以上,有效解决传统跟踪方法误差大的问题。     

基于Linux的舰船航行数据记录系统

传统的舰船航行记录手段记录时具有很强的主观性,精准度低,一旦船舶发生问题,就不能进行记录。基于Linux技术设立了一种新的舰船航行数据记录系统,分别对系统硬件和软件部分进行设计,重点设计了硬件部分的采集器、存储器和供电电路,通过硬件构造编写了软件流程,软件共分为数据采集、数据处理、数据存储和数据显示4步。通过与传统手段对比检测了该记录系统的工作效果,实验结果表明,设计的记录系统具有很强的记录能力,记录数据字节与实际数据字节相近。     

Unity3D虚拟现实技术在机舱资源管理模拟器开发中的应用

针对目前机舱资源管理训练平台在高逼真度和强交互性等方面存在的不足,提出一种基于Unity3D平台的远程可交互式机舱资源管理模拟器的实现方法。首先,基于3ds Max/Unity3D的虚拟现实技术,阐述机舱资源管理模拟器的总体设计方案;其次,介绍Unity3D程序的开发流程和关键技术;最后,在应用3ds Max对超大型油船机舱设备进行三维建模的基础上,对应用Unity3D工具包实现虚拟场景的动态交互技术进行研究,实现三维船舶模型数据与二维模型数据的整合、碰撞检测和三维机舱虚拟漫游等。采用实船数据对该模型器进行仿真应用,结果表明:所开发的系统能很好地满足机舱资源管理训练的各项指标要求,且实现效率较高。     

一种虚实结合的船舶压缩空气操作训练系统设计

针对航运院校采用真实船舶动力设备系统操作训练存在占地面积大、成本高且缺少实船环境的缺点,本文以船舶压缩空气系统为例设计出一种虚实结实的动力设备操作训练系统,建立了压缩空气系统的三维实体模型和设备的数学模型,通过Unity3D实现了船舶压缩空气系统的场景漫游和虚拟操作功能,采用PLC控制技术实现了空压机组的控制功能,解决了PLC控制器与Unity3D之间数据交互问题,最终实现了通过实物控制箱控制虚拟的空压机组的目的。     

云计算平台中大规模电子航海信息全局监控系统

在大数据环境背景下,针对传统船舶电子信息监控系统,存在多样数据融合性计算能力差,数据多样整合处理时间长,导致出现全局监控力不足的问题。基于大数据处理技术,提出基于大数据融合的船舶动态电子信息全局监控系统设计。根据大数据融合的技术要求,创建船舶多样数据采集融合架构,通过搭建的硬件对船舶多项数据进行采集,配合引入的纵深融合算法,利用大数据融合技术对采集的多样数据进行深度融合计算,实现信息全局一体化监控。通过对比实验数据,证明设计的监控系统,在解决传统监控系统数据融合问题上,具有显著效果,满足设计需要。     

基于VR技术的多人协同船舶消防系统开发及应用

针对当前船舶消防培训的现状和不足,结合VR技术和网络通信技术,以Unity 3D为开发平台,基于典型船舶火灾处置流程,搭建多人协同船舶消防系统。借助VR设备捕捉人体运动数据,并将数据进行处理映射到虚拟角色的骨骼系统中,从而实现虚拟角色的动作跟随。以散货轮火灾为训练对象,借助三维建模技术,搭建消防训练虚拟火场环境,通过体感交互方式来对虚拟消防设备进行操作。通过网络通信技术搭建网络后台并开发客户端接口,实现多个客户端之间的交互数据同步,从而实现多个消防工位的协同消防演练。该系统能够提供一个安全的动态火灾训练环境,以实现提高学员的协同作战能力,降低船舶消防演习训练成本,提高学员训练效率的目的。实践表明,该系统的培训效果良好,可应用于消防培训。     

船用计程仪信号设备的虚拟检测技术系统设计

传统的船用计程仪信号设备检测技术系统由于技术落后导致检测精准度低,为此设计虚拟检测技术系统对船用计程仪信号设备进行检测。虚拟检测技术系统的硬件设计包括传感器、数据采集设备、电路等,主要对接口电路与外围电路进行设计;虚拟检测技术系统的软件设计包括数据采集模块、数据处理模块以及数据显示模块。通过硬件与软件的设计,实现了对船用计程仪信号设备的检测。经过实验发现,设计的虚拟检测技术系统的检测精准度平均值比传统系统的检测精准度平均值高出10%,说明设计的虚拟检测技术系统具有极高的有效性。     

船舶轮廓图像三维重构技术研究

传统三维造型技术所得的三维坐标精准度差,为了解决这个问题,提出一种新的船舶轮廓图像三维重构技术。先提取船舶轮廓线,在处理船舶轮廓图像数据,以实现重构的完整性,在此基础上,采用零均值归一化算法,匹配船舶轮廓图像特征点,在建立粗匹配关系后,获取船舶轮廓三维点坐标,实现船舶轮廓图像三维重构,由此,完成船舶轮廓图像三维重构技术的设计。最后,在数据库中随机选取7组立体匹配对应图像点,对比2种方法的精准度,实验结果表明,所提方法精准度更高。     

基于Unity 3D的港口起重机虚拟拆装培训系统

为解决传统起重机拆装培训过程中存在的问题,基于Unity 3D虚拟设计开发引擎,设计开发港口起重机虚拟拆装培训系统。利用Creo 5.0三维建模软件建立设备三维模型,通过3Ds Max软件对模型进行优化处理,并将模型转变为可导入Unity 3D软件的FBX格式。在Unity 3D软件中,运用C#编程开发虚拟拆装培训系统相关功能,主要包括设备三维模型展示、设备虚拟拆装功能展示、系统数据库读写等,并利用软件自带的UGUI交互系统设计用户界面,实现系统人机交互。经实际应用表明,该培训系统能够有效提高学员学习效率,提升相关人员的工作技能。     

综合船舶监控系统设计

综合应用电子海图技术、CAN总线技术、计算机网络技术、Windows编程技术及控制工程的最新理论成果实现了综合船舶监控系统，具有船舶自动控制、信息综合显示、处理及报警功能。通过CAN总线和485串行通讯技术接收船舶机舱各检测点及各种航海仪器数据；将各种数据处理后送到服务器的数据库中，然后送到综合船舶信息显示及处理系统进行数据显示、处理及报警等；电子海图系统接收雷达及GPS定位信息，进行船位的图形显示及海况信息显示，同时将导航信息送到船舶自动舵，进行航迹或航向控制。     

基于3D扫描的全息处理及三维构图技术研究

在船舶改装工程中,采用传统的人工手段进行测绘,不仅工作量大,耗时长,而且数据精度难以保证。同时手工测绘的图纸资料无法输入到三维设计软件中,不利于原船结构系统与改装部分的接口管理。本次研究引入了3D激光扫描技术,对原船进行自动扫描,并生成三维模型,直接导入到三维软件中进行设计,缩短了测绘的时间,提高了测量精度,很好的解决了改装工程工期紧张的问题,同时又节省了大量的人力和物力成本,提高了经济效益。     

基于Civil 3D的三维地质建模方法及应用

三维地质建模是实现岩土勘察BIM动态设计的关键,如何快速、高效地建立能直接应用于指导设计施工的三维地质模型,是工程实践应用中的难点之一。以厦门第二东通道工程地质勘察项目为例,依据野外实测的地形测量数据及钻孔、物探等地质数据,利用Civil 3D强大的曲面功能,首先建立地形曲面和地层曲面单元;其次,利用Civil 3D中"由曲面提取实体"等工具,自地表而下逐层建立三维地质体,并整合生成最终的三维地质模型。此外,通过二次开发建立基于Civil 3D三维地质模型任意剖切补充模块,实现了地质模型的任意剖切及栅格图生成;同时,通过部件编辑器功能,针对沉管基槽进行开挖设计。工程应用结果表明,该建模方法便捷、直观且高效,所形成的模型能直接应用于指导工程设计和施工。     

基于Civil 3D的三维地质覆盖层建模技术及应用

Civil 3D作为一个面向岩土勘察行业BIM设计及应用的解决方案,已成为三维地质建模实现技术之一。针对水运工程勘区场地覆盖层不同工程地质特点,采用"点-面-体"三维地质模型的构建思路,分别提出单一和复杂覆盖层地质模型建模方法。结合某船闸工程案例,通过覆盖层边界线导入、曲面分割、曲面围合等技术,实现场地三维地质模型表层岩土体精细化表达,准确直观地展示了勘区覆盖层地质发育与分布情况。研究成果对于后续土方量计算、基坑开挖设计等岩土勘察BIM应用具有重要实践意义。     

一种基于Civil 3D平台的三维地质建模改进方法

Civil 3D作为一个面向勘察岩土行业BIM设计及应用的技术方案,已成为实现三维地质建模的常用技术软件。针对Civil 3D在三维地质建模中实现钻孔数据可视化的问题,进行克里金(Kriging)插值算法及优势的研究,采用"点-面-体"三维地质模型的构建思路,提出采用纵断面插点和Kriging插值对地质层钻孔数据进行内插填补,得到一种改进的地质层三维模型。结果表明,经Kriging插值处理的地质层曲面较为光滑,所创建的地质岩土体可更精确直观地表达地质层发育和分布情况,研究成果对于勘察岩土单位开展BIM工作具有借鉴意义。     

三维波对船舶运动响应影响研究

通常情况,实际海况的波浪更接近三维波,而在船舶运动预报时,目前主要考虑二维波(长峰波)中的响应,不能真正反映船舶在实际海浪中的运动.文中利用不同方法(频域方法、时域方法以及模型)研究了三维波的方向扩散性对船舶运动响应的影响.三种方法得到的三维波对船舶运动的影响是一致的.结果显示,在研究实际海况中的船舶运动时,考虑三维波的方向扩散性是非常重要的.     

基于三维体验平台的模型质量管控架构设计研究

针对目前船舶生产设计过程中三维模型质量不统一的问题，对船舶生产设计建模特点进行分析，梳理并整合了各专业设计模型质量检查业务需求。基于三维体验平台，对三维模型质量管控架构设计进行研究，提出了船舶生产设计质量管控方法，并制定了质量管控平台框架式设计方案，并借助开发工具进行了功能开发，对模型实施质量闭环管理，实现了对三维模型质量的有效管控。     

水下合作目标三维定位技术

在进行合作目标海试测量时,测量船需要对水下目标进行实时高精度测距定位.针对此需求,本文在综合对比当前2种典型的水下定位技术优缺点的基础上,采用水面水下同时基技术设计了基于3个差分GPS浮标的水下合作目标三维定位系统,建立了系统定位解算模型.海试实验表明,该定位技术能获得与差分GPS相近的水下立体定位精度,并且具有使用定位浮标少,海试布放简便的特点.     

耙吸式挖泥船疏浚作业三维显示系统

阐述了以VC++6.0为平台,利用3DS Max工具建立耙吸式挖泥船的模型并结合OpenGL图形库开发了耙吸式挖泥船疏浚作业三维显示系统.通过对耙吸式挖泥船疏浚过程的分析,描述了各个疏浚设备运动模型之间的关系,建立了耙管旋转的向量模型,从而模拟出耙吸式挖泥船疏浚作业的过程.实船运用表明,该系统在实际工程中具有应用价值.     

三维物探调查船的设计

本文以国内首艘自主设计的三维物探调查船为例对该船型的设计进行了综合介绍。首先介绍了三维物探调查船的工作原理、特点及设备配置,然后介绍了三维物探船的总体布置,之后分别就线型优化、拖力计算、动力系统配置、重量重心控制、稳性计算、振动噪声控制、操纵性优化等方面介绍了设计要点。最后总结了三维物探调查船设计时应重点关注的问题,为今后的设计工作提供指导。     

基于Civil 3D的水运工程三维地质模型技术研发与应用

针对水运工程三维地质模型建模效率低下、精度不高、模型难以在工程设计阶段得到有效应用的弊端,结合地质插值计算方法,通过Civil 3D二次开发实现地质层面模型和三维地质模型的快速创建技术,并实现三维地质模型的任意剖切、地质剖面图的生成以及地质模型在桩承载力计算中的应用等。工程实践证明,该技术方法切实可行,可为类似的水运工程BIM技术应用提供借鉴。