基于Web的船舶阻力教学网络信息远程监控系统设计

传统远程监控系统存在监控有效距离短的缺陷,为此提出基于Web的船舶阻力教学网络信息远程监控系统设计研究。船舶阻力教学网络信息远程监控系统硬件设计包括Web控制器单元、显示单元、报警装置电路设计,软件设计包括系统初始化程序、信息采集与处理程序、监控程序设计,通过系统硬件与软件的设计,实现了船舶阻力教学网络信息远程监控系统的运行。实验结果表明,设计的船舶阻力教学网络信息远程监控系统监控有效距离比传统系统多出2 000 m,说明设计的船舶阻力教学网络信息远程监控系统具备极高的有效性。     

应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统

考虑到船舶在海上航行的环境因素会导致横摇姿态不稳定,为了确保船舶的稳定航行,提高横摇姿态稳定性控制精度,提出了应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统。在硬件设计部分,基于船舶横摇姿态稳定性动态控制系统的硬件架构,对设计单片机主控芯片、姿态控制传感器和遥控器接收机进行了设计,在软件设计部分,通过提取平衡差量参数,对差量平衡算法进行了设计,完成系统硬件与软件之间的对接,实现船舶横摇姿态稳定性动态控制系统的设计。实验结果表明,应用单片机的船舶横摇姿态稳定性动态控制系统可以通过减小航向角控制误差和横滚角控制误差,提高横摇姿态稳定性控制精度。     

基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测研究

针对传统船舶航行路径长度预测方法存在路径长度预测性能较差的问题,设计一种基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测方法。针对船舶航行路径实施环境建模,以处理和获取空间船舶航行路径的环境信息。利用构建的环境模型确定船舶航行路径的代价函数,函数中包括过大转弯角个数函数、平滑度函数与航程函数3个因素。根据船舶航行路径代价函数,基于曲线拟合对船舶航行路径长度进行预测,首先需要基于曲线拟合对船舶航行路径长度进行量化,接着通过明示距离法对船舶航行路径长度进行预测。为了证明基于曲线拟合的船舶航行路径长度预测方法的路径长度预测性能较强,将传统船舶航行路径长度预测方法与该方法进行对比实验。实验结果证明该方法的路径长度预测性能优于传统方法,实现了性能突破。     

船舶艉轴测速单元的设计与实现

船舶艉轴速度在中速主机船舶换向和船舶航行指示中必不可少.本文提出一种基于单片机的通用型船舶艉轴测速系统.包括输入信号调理单元,DA转换单元,电子显示,模拟输出显示,485通信单元等.为了更好的适应发展与变化的需求,该方案在硬件和软件设计上都做了通用性的设计.该测速装置也可用于船舶主机的测速,系统最高频率在50KHZ.测速电路板在高温和电磁辐射下工作良好,达到了预期设计目的.     

基于虚拟现实的虚拟航海场景优化系统

船舶操作复杂程度的增加,对虚拟航海场景提出了更高的要求,常规虚拟航海场景设计系统存在着加载时间过长,显示效果较差的缺陷,无法满足现今船员训练的需求,提出基于虚拟现实的虚拟航海场景优化系统设计研究。设计系统硬件包括视景机优化单元、虚拟控制设备选取单元与虚拟现实装置电路结构优化单元;软件包括图像加速绘制模块、航海场景加载速度优化模块与航海场景显示效果优化模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了虚拟航海场景优化系统的运行。实验数据显示:应用设计系统后,缩短了场景加载时间,减小了场景文件大小,表明设计系统应用性能较好。     

基于模型的船用辅锅炉蒸汽仿真系统设计

分析了船舶辅锅炉特点构建虚拟系统的逻辑模型和数学动态模型.在紫金桥组态软件中完成系统的硬件模拟和软件仿真,利用MATLAB OPC toolbox进行虚拟系统与紫金桥软件的虚拟I/O接口数据传送,实现动态模型与组态软件结合的船舶辅锅炉汽水仿真系统设计方案.实际运行效果表明,系统可靠、稳定,并降低了系统硬件开发成本.     

基于聚类分析算法的船舶障碍物自动识别系统

由于船舶在海上航行时,受到海上信号强度的影响,使得障碍物识别系统响应速度变慢,识别精度降低,因此采用聚类分析算法对船舶障碍物进行自动识别。在分析船舶障碍物自动识别系统结构的基础上,设计系统的整体结构,并结合船舶障碍物信号处理器的内部结构,设计了船舶障碍物信号处理器,完成了系统的硬件设计。在此基础上,采用聚类分析算法提取障碍物识别算子,完成了对船舶障碍物完整性的判断,结合船舶障碍物识别流程,完成系统的软件设计,实现了对船舶障碍物的自动识别。试验结果表明,基于聚类分析算法的船舶障碍物自动识别系统不仅能有效地减少海上航行船舶的碰撞次数,降低系统的失误率,而且能提高识别的准确性。     

基于动态GIS的救援船舶海上航行路线精准预报系统

船舶救援是一种有效的救援方式,传统的救援船舶海上航行路线预报系统判断时间过长,带来的经济损失很大。为了解决此问题,基于动态GIS研究了一种新的救援船舶海上航行路线精准预报系统,分别对系统的硬件和软件部分进行设计,系统硬件部分包含数据采集器、数据分析器、搜救知识库、线路推理器4个模块;采用GIS技术设计了软件部分,软件工作流程共有4步,数据采集、数据分析、数据匹配、线路监测。通过实验验证了该技术的工作效果,实验结果表明,设计的系统能够快速给出救援路线,有效降低经济损失,具有很大的市场发展空间。     

移动网络海上应急物流路径规划算法

传统算法缺乏海上应急物流路径规划网络数据库的构建,导致在对物资配送时时间过长,为此设计一种移动网络的海上应急物流路径规划算法。应用航行条件的属性信息,以矩阵形式构建海上应急物流路径规划网络数据库,根据数据库内信息确定海上路径可通行的难易程度,并对海上应急路径当量长度计算,寻求到最短配送路径进行静态路径规划,考虑船舶行驶中航行环境会发生变化,提出动态规划流程,完成海上应急物流路径的规划。实验中对多个物资点配送,结果表明此次设计的移动网络的海上应急物流路径规划算法的物资配送时间比传统算法的物资配送时间短。     

大数据驱动的船舶航行路径跟踪研究

船舶航行路径跟踪控制时控制器会经历次数较多的更新而加速磨损,因此设计一种大数据驱动的船舶航行路径跟踪方法。忽略船舶航行过程中的升沉、俯仰和横摇运动,建立船舶三自由度数学模型,简化惯性矩阵,引入坐标变换公式解决外界扰动补偿问题;在控制器设计中,引入机器学习算法构造虚拟控制律的预选函数,采用滤波器去除外界干扰,完成大数据驱动的船舶航行路径跟踪研究。实验结果表明,设计方法大幅减少了控制器的更新次数,具有一定有效性。