基于DSP的船舶通信系统图像采集和处理系统研究

图像是获取外界信息最直接的途径,在船舶安全、消防、监控等方面有着重要作用,是实现船舶智能化建设的重要组成部分。本文在研究图像采集和图像处理基本原理的基础上,结合数字信号处理器(DSP)在图像处理方面的优越性,设计图像采集和图像处理系统的总体方案和工作原理,并分析图像采集模块、图像处理模块和无线传输模块的具体实现方法。     

基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。     

海上船舶目标图像多通道并行传输系统设计

图像多通道并行传输具有数据流以及数据量大的特点,传统的传输系统在图像多通道并行传输中常出现目标图像数据丢失现象,为解决这一问题,对海上船舶目标图像多通道并行传输系统设计。系统硬件主要包括核心处理器、电源模块、传输模块和图像采集模块,其中核心处理器主要调整系统的运行频率,并采集船舶航信信号;电源模块是为海上船舶目标图像多通道并行传输系统提供各个直流电平;传输模块主要实现目标图像数据通信;图像采集模块主要采集海上船舶目标图像数据。系统软件部分主要对硬件采集到的信息滤波处理,对多目标图像分类识别,以此完成海上船舶目标图像多通道并行传输。实验结果表明,传统系统比此次设计系统出现目标图像数据丢失数量多,本文设计有效解决了目标图像数据丢失的现象。     

船用配电智能保护测控设备状态信息采集方法

配电智能保护测控设备状态信息是判断该设备运行状态的核心依据,为此,提出基于5G网络的船用配电智能保护测控设备状态信息采集方法。该方法通过以A/D采样芯片为核心的数字信号处理器,高效采集船用配电智能保护测控设备状态信号,通过传输点组成5G网络延迟容忍传输机制的初始结构,并构建基于5G网络的数据传输模型,用于传输采集的船用配电智能保护测控设备状态信号,存储在监控终端服务器。测试结果表明：该方法能够完成获取不同设备的运行幅值信息,平均偏离程度和平均离散程度结果均在0.014以下;数据的存储速率较为稳定,均在12 MB.s-1左右,采集效果良好。     

基于DSP的船舶通信设备故障辨识模型

针对当前船舶通信设备故障辨识误差大,不能满足现代船舶通信要求的难题,提出基于数字信号处理(DSP)的船舶通信设备故障辨识模型。首先分析船舶通信设备故障辨识原理,并采用数字信号处理技术采集船舶通信设备的状态信号,然后采用小波包对船舶通信设备的状态信号进行处理,并提取最有效的船舶通信设备故障辨识特征,最后引入机器学习算法建立船舶通信设备故障辨识模型,采用具体船舶通信设备故障辨识样本进行仿真测试,结果表明,数字信号处理的船舶通信设备故障辨识精度高,船舶通信设备故障辨识误差小于当前其他辨识模型,而且故障辨识的训练时间和测试时间相应减少,改善了船舶通信设备故障辨识结果。     

基于BDS的船舶通信信号传输系统

目前提出的船舶通信信号传输系统传输稳定性差,导致传输耗时过长、效率差。基于BDS的船舶通信信号设计一种新的船舶通信信号传输系统,系统硬件由监控终端、数据基站、通信服务器、主控模板、数字信号处理模块和卫星通信模块组成,通过包括UHF卫通、IN-MARSAT-C海事卫星以及S卫通3个设备实现数据传输。由信号采集、文本输出、确定安全传输码、检测目标实现软件流程。结果表明,基于BDS的船舶通信信号传输系统能够有效提高传输稳定性,缩短传输耗时。     

基于无线网络的船舶机械设备工作状态数据实时采集系统

设计基于无线网络的船舶机械设备工作状态数据实时采集系统,实时高效采集船舶机械设备工作状态数据,为船舶设备管理提供可靠参考与依据。设备层利用内部总线建立与数据采集层有效连接,连接构建完成后,数据采集层的数据采集模块使用基于FPGA的数据采集技术采集船舶机械设备工作状态数据,采集的数据经基于RPODTD的数据传输延时优化策略优化后的无线网络,向数据存储层实时高效传输,由数据存储层有效压缩、控制后,分类存储船舶机械设备工作状态数据。实验结果表明,该系统可较好采集与传输船舶机械设备工作状态数据,数据传输时延低。     

船舶电网参数基于DSP的液晶显示的研究

根据点阵液晶显示模块SED1335在船舶电网参数检测中的应用,提出了一种控制液晶显示的实现方法。针对液晶显示控制系统中遇到的大量数据的实时高速传输问题,采用具有快速的计算能力和强大的信息处理能力的数字信号处理器。具体介绍了数字处理芯片TMS320F2812及液晶模块SED1335的功能特性和控制参数,并提出以TMS320F2812为控制核心的硬件电路,给出了C语言实现软件设计的具体方法。     

基于数字信号处理技术的船舶电子设备故障诊断

当前船舶电子设备故障诊断方法无法准确表达船舶电子设备故障变化特点,船舶电子设备故障诊断成功率低,出现了大量错误的船舶电子设备故障诊断结果,同时船舶电子设备故障诊断实时性差,为此设计了基于数字信号处理技术的船舶电子设备故障诊断模型。首先分析当前船舶电子设备故障诊断模型存在缺陷的原因,通过数字信号处理技术采集船舶电子设备工作状态信号,并从信号中提取船舶电子设备故障特征向量,然后将船舶电子设备故障特征向量作为极限学习机的输入,通过确定极限学习参数建立船舶电子设备故障诊断模型,最后在Matlab2016平台上进行了船舶电子设备故障诊断仿真模拟测试。结果表明,本文模型可以提取描述船舶电子设备工作状态的信号,提取特征向量可以很好描述船舶电子设备故障类型,使得船舶电子设备故障诊断成功率得到提高,故障诊断的错误率降低,有利于船舶电子设备故障处理。     

双向变频电源在船舶供电系统优化中的应用

采用双向变频电源作为船舶供电系统的电源控制模块,进行船舶供电系统优化设计,提出基于总线主控技术的船舶供电系统优化设计方案,系统的硬件模块主要包括AD模块、功率调制模块、集成控制模块、接口电路模块以及人机交互模块等,采用双向变频电源作为船舶供电系统启动电压输入的供电模块结合总线主控技术进行供电系统的微机总线控制,系统接口设计部分采用高速数字信号处理芯片进行控制程序加载和信号传输控制,设计功放控制模块使得船舶供电系统在高时钟频率下具有较高的输出功率增益。最后在嵌入式总线下进行系统的集成开发和测试,结果表明,设计的船舶供电系统输出稳定性较好,功率增益较大,对船舶供电的稳定控制能力较强。     

贝叶斯统计模型在舰船机电自动控制系统中的应用

为提升舰船机电自动控制效果,设计贝叶斯统计模型的舰船机电自动控制系统。现场设备层采集舰船机电设备运行数据,利用贝叶斯统计模型检测运行数据内的异常值,并剔除异常值,可编程逻辑控制器依据机电设备运行数据,确定机电控制向量;用户操作终端依据控制向量,生成舰船机电控制指令,经由传输层传输至现场设备层,利用执行机构按照控制指令自动控制机电设备。实验证明,该系统可有效采集舰船机电设备运行数据,并实现异常值检测,精准自动控制舰船机电。     

嵌入式船舶操作系统通用软件架构设计

为避免船舶在海上航行时遭遇严重危害,设计基于嵌入式技术的船舶操作系统通用软件架构。通过嵌入式技术构建具备网络传输功能的服务端,并采用远程终端向嵌入式处理器发出控制指令,实现船舶操作系统远程控制;在远程终端中搭建包含嵌入式资源层、模块支持层、操作系统层以及应用层的分层通用软件架构,远程终端从嵌入式处理器中获取硬件资源数据,传输至模块支持层与操作系统层中依次进行存储与管理,并将处理后的数据传输至应用层进行控制。在应用层经PID航向控制器、舵角随动等控制后,传输至显示界面显示给操作人员,实现船舶操作控制。经实验验证：该系统可在恶劣海洋环境下精准实现船舶航线控制,规划最佳航行轨迹;还能够精准控制船舶航行速度,使船舶按照理想速度运行。     

船舶电站信号采集方案设计

文章介绍了为实现船舶电站的自动化监测和实时控制,需对船舶电站的相关参数采集,以提供给以数字信号处理器为处理核心进行计算控制,涉及到电压、电流、频率检测、相角等数据的采集,通过这些采集到的信号,可以判断船舶电站目前的运行状态和所需进行的操作。     

基于无线网络的船舶电气设备过热监测系统

本文设计基于无线网络的船舶电气设备过热监测系统。该系统通过短距无线通信模块、ZigBee通信协议以及无线网络中心节点组网,利用无线网络中心节点组网与短距无线通信模块实现系统的数据与指令等传输,同时利用红外摄像机采集船舶电气设备图像,并使用视觉特征三维重建方式对船舶电气设备过热位置进行重构。通过视觉识别的似然函数判断船舶电气设备是否过热,并计算船舶电气设备红外图像过热点的红外热点强度,实现船舶电气设备过热监测。实验结果表明,该系统具备较好的无线网络传输能力,并可有效对电气设备过热位置进行视觉特征三维重构,同时准确判断船舶电气设备过热情况,具备较为显著的应用效果。     

基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统

为避免船桥发生碰撞事故,设计基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统。利用双目视觉传感器采集船舶航行环境图像,由A/D转换芯片预处理环境图像,再利用双目视觉测距技术结合预处理的环境图像计算船舶与桥墩间的距离;通过全球定位系统采集船舶位置信息,利用改进差分进化PID控制方法得到舵角自动控制结果,再利用异步收发传输器根据控制结果生成自动控制指令,作用于船舵,完成船桥防碰撞自动控制。实验证明：该系统可有效采集船舶航行环境图像,计算船舶三维坐标;在不同航行环境时,该系统均可完成船桥防碰撞自动控制,且自动控制的稳定性较优。     

一种基于航标船舶的移动差分GPS定位设备研究

为消除定位误差,文中介绍了研制的航标船舶移动差分定位设备,使用便携式手持设备在船舶作业点采集GPS定位信息,通过无线信道传输至船舶驾驶室的信号处理设备,再经差分GPS修正,为航标作业提供准确的位置信息和可视化的导航服务。     

基于DSP的船舶航海仪器故障诊断

为保障船舶航行过程中安全可靠,避免航海仪器故障引发大规模航行事故,研究基于DSP的船舶航海仪器故障诊断方法。通过应用DSP技术中的TMS320C2812芯片作为核心处理器,向DSP芯片写入基于支持向量机航海仪器故障诊断算法;通过船舶航海仪器采集传感器,实时采集船舶航海仪器特征信号,经由模数转换器处理后提供至DSP芯片中,在DSP芯片内部通过故障诊断算法诊断不同航海仪器的故障问题,完成故障诊断后,DSP可通过接口电路将诊断结果提供至PC上位机,在上位机中向用户显示航海仪器故障诊断结果。经实验验证,该方法可精准采集航海仪器的运行参数,当进行故障诊断时,可快速、有效地诊断磁罗经、探测仪、日光信号灯等多种仪器的故障情况,保障航海仪器的安全性。     

基于热红外图像的船舶电气设备状态异常检测研究

可靠掌握电气设备的运行状态,是保证船舶安全航行的基础。因此,提出基于热红外图像的船舶电气设备状态异常检测方法。该方法依据红外成像技术获取船舶电气设备成像,获取其热红外图像结果,并计算电气设备温度概率密度函数,以此描述电气设备的温度分布特征。将该概率密度函数计算结果输入具备增量学习的宽度学习算法中,完成船舶电气设备不同异常状态检测。测试结果显示,将温度概率密度作为电气设备状态异常检测依据,能够更好地区分电气设备的正常放热以及故障升温;AUC的测试结果均在0.94以上,可确定电气设备运行过程中的不同程度异常状态。     

短波探测系统中电台自动控制的实现

短波信道斜向探测对短波通信和频谱管理具有重要理论意义。在介绍了短波信道斜向探测系统的组成与工作原理的基础上,对系统中电台自动控制的数字信号处理器、单片机、高速通用串行总线等硬件进行了设计并用电路实现,开发了计算机端控制软件,编写了数字信号处理器端和单片机端控制命令传输程序。测试结果表明,所设计硬件和软件能实现短波电台的自动控制,工作稳定可靠。     

医院船医疗设备数据采集和传输系统设计

为满足医院船医疗设备数据的实时传输要求,提高系统吞吐能力,设计基于无线网络的医院船医疗设备数据采集和传输系统。构建医院船医疗设备数据采集和传输系统总体框架,基础层的数据采集终端利用条码扫描检测单元、电压和电流互感器、温湿度传感器采集医院设备数据,经放大滤波电路、A/D转换器获取其量测值后,由单片机完成数据打包,通过无线传送单元将其传输至数据处理层实现数据抽取、清洗等处理,网络层的无线自组网络通过路由模块调用基于MinACK的路由算法完成医疗设备数据的传输,由用户层的客户端服务器完成数据的分析、查询、存储等。实验结果表明：该系统可采集呼吸机设备功率数据、各数据段包含数据包数量为40时,系统吞吐能力最突出;用户层客户端服务器可实现UT5321设备数据的查询。