PDP11/23微机水池船模试验数据处理系统

一、概述: 我所200米大水池采用微型计算机对船模试验进行实时采样及数据处理的课题,经过不到一年时间的研制、开发,该系统已于1983年5月建成,正式投入使用,并承担了瑞典、西德、英国等外商委拖的船模试验任务。此系统采用半自动方式。即手动控制水池船模试验,数据收集、计算及打印报告等由计算机系统控制。今后,随着系统功能的进一步完善,逐步增加计算机控制试验的内容。     

虚拟仪器技术在船模试验水池实时数据采集的应用

在舰船设计和制造过程中,研究人员利用船舶模型的水池试验可以采集船舶在一定海水环境下的航速、动力系统性能等重要参数,对指导和改善舰船的设计水平有重要的意义。为了使水池试验的效果最大程度贴近船舶实际工况,需要建立试验水池的波浪控制系统和数据采集系统。本文针对船模试验水池的实时数据采集系统,利用虚拟仪器技术、LabVIEW软件平台和NI数据采集卡、运动控制卡等硬件,设计了一种多通道的船模试验水池数据采集系统,并对该系统的工作原理和硬件结构进行详细介绍。该船模试验水池的数据采集系统可以有效采集船模在一定激励作用下的运动参数,对改善船舶结构和功能设计有重要作用。     

自航模运行轨迹自动跟踪系统研究

通过对自航模运行特点的研究,研制出一套利用伺服系统驱动的单台摄像机自动跟踪系统,主要由水平旋转伺服系统、垂直旋转伺服系统和安装在伺服系统之上的工业相机组成。系统对图像进行采集和处理,并与伺服系统形成闭环。当船模成像到达图像正中心后,采集当前水平与垂直伺服系统的角度,计算当前船模坐标,并与上一坐标点进行关联,绘制运行路径。通过实际测试,该系统运行稳定,轨迹定位精度满足工程要求。     

拖曳水池方案设计

结合一新建水池介绍了船模拖曳水池的设计理念及方法,阐述了水池主要尺度与拖车速度、加速度、制动速度的关系,指出了确定水池长度、宽度、深度应注意的问题,分析了系列速度段拖车速度运行状况,于一年内不同时段先后开展了5次重复试验,用以跟踪研究水池拖车系统稳定性,5次试验数据重复性好。为验证试验精度,与其它两个水池开展船模静水阻力比对试验,结果显示比对试验数据吻合。     

船模阻力试验测量系统在适航水深试验研究中的应用

利用适航水深技术首先要确定适航淤泥重度值,主要通过流变试验和船舶试验来确定。在目前尚无实船试验条件的前提下,应用船模阻力试验测量系统测定船模阻力与淤泥重度的关系是一种较为直观的方法。船模阻力试验测量系统由计算机控制船模以不同速度在试验泥样中航行,通过拉压力传感器及多功能数据采集卡采集阻力数据,船模阻力数据可以通过船模阻力换算公式换算为阻力值;系统配有泥样搅拌装置,可将泥样搅拌均匀。通过参数标定,系统的速度控制误差及阻力测量误差均小于1%。通过试验实例说明,船模阻力试验测量系统可以为合理确定适航重度提供可靠依据。     

一种小型航行自控系统伺服执行机构设计

航行自动控制系统是降低船舶在风浪中运动响应的重要装置,而开展水池缩比船模试验是研究航行姿态控制系统有效性的重要手段.论文提出了一种适用于水池缩比船模试验的航行自动控制系统伺服执行机构设计方案,经实际水池船模试验验证,该系统能够有效满足航行自动控制系统要求,为船舶航行自动控制系统研制及试验提供参考.     

三体船快速性的自航自控船模试验研究

研发了一套自控自航船模数据采集与分析系统,此系统以PAC为核心部件,通过开发的基于VB.NET语言的控制程序,可以实现动力系统和操纵系统的手动与自动执行,并对相关传感器的数据进行同步采集.试验数据用系统辨识的方法进行分析处理.应用此系统对一型三体船进行了快速性试验,并对处理结果进行了简单的比对,表明用此自航自控船模数据采集与分析系统工作可靠,得到的结果准确实用,而且具有良好的发展前景.     

船模阻力虚拟试验教学系统开发研究

依据大连理工大学船模试验水池多年试验数据,采用数值分析方法,结合船模阻力试验影视资料开发船模阻力虚拟试验教学系统,较为形象地模拟船模阻力试验,对船模阻力试验进行虚拟教学.该系统运用Visual Basic程序设计语言,采用了面向对象设计方法,结合可视化设计技术,使得系统具有良好的可维护性、扩展性和开放性.     

基于线性CCD的埋弧焊焊缝自动跟踪系统设计

针对埋弧焊机在船舶预制焊接中出现的焊炬与焊缝中心偏离问题,利用智能化检测与控制技术设计埋弧焊焊缝自动跟踪系统,系统由线性CCD、控制模块、伺服驱动系统、联动机构等构成,采用ADC技术自动跟踪焊缝,实现埋弧焊机准确焊接。车间试验证明,该系统可实现埋弧焊焊缝自动跟踪功能,提高生产自动化程度,提升焊接质量。     

一种新的船模纯粹自航随动系统装置的研制与初步检验

叙述了船模纯粹自航随动系统装置的原理与设计特点,给出了原理框图.这种仪器既可用于船模纯粹自航试验也可用于船模强迫自航试验.测试数据信号可由拖车上的计算机采集与屏幕显示,也可通过拖车滑线或船池内的激光通道传送到池外的操纵台进行处理.应用该仪器对一艘双桨船模进行了船模强迫自航试验和船模纯粹自航试验的验证,给出了试验结果.     

一种船模和实船试验中的船舶运动测量系统

开发了一套耐波性船模和实船试验中测量船舶运动的系统,该系统由加速度传感器、角速率陀螺和数据分析、处理软件组成。在数据处理过程中,采用一种非线性迭代算法。对该测量系统进行了水池模型试验和实船试验的验证,也利用三自由度运动平台进行了比测,比较结果令人满意。本装置是一种可靠性好、成本较低的船模和实船在波浪中运动测量系统。     

基于YOLOv3的船舶目标检测算法

为提高船舶目标智能检测的精度和实时性,提出一种基于YOLOv3算法的船舶目标检测方法,可用于视频图像的监测与跟踪。参照PASCAL VOC数据集格式,构建船舶目标检测数据集,采用k-means聚类先验框、mixup、标签平滑化等方法对算法进行改进和优化,在GPU(Graphic Processing Unit)云服务器中完成算法模型的训练和检测,并与FasterR-CNN、SSD(Single Shot MultiBox Detector)、原始YOLOv3等算法进行模型性能的试验对比。试验结果表明:改进的算法明显优于其他算法,其在测试集上的平均精度均值(mean Average Precision,mAP)和检测速度分别达到89.90%和30每秒检测帧数(Frames Per Second,FPS)。     

一种视频图像船舶吃水线自动检测方法

针对在船舶吃水线自动检测过程中水迹线边缘带来的干扰,提出一种基于图像处理的船舶吃水线自动检测方法。该方法实时提取船舶水尺视频图像,利用Canny算子进行边缘检测,几何校正后,利用霍夫变换检测出水迹线和吃水线位置,最后通过位置比较,去除处在上方的水迹线,从而得到准确的吃水线位置。实验结果表明,该方法对船舶实际吃水线的检测是有效的。     

基于粒子滤波的无人机侦察图像跟踪算法研究

针对无人机侦察图像跟踪的实时性以及战场环境复杂的特点,研究了在复杂背景下实现对单一目标跟踪,提出了一种基于粒子滤波的快速目标跟踪算法,通过计算机仿真将此方法与传统的目标跟踪方法进行了对比,实验结果表明,该算法能够稳健地跟踪目标,具有很好的准确性、实时性和鲁棒性。     

基于蒙特卡洛法的实船功率性能试验不确定度分析

针对实船功率性能测量与分析涉及因素多,难以通过传统GUM法对修正得到的理想状态功率与航速结果进行不确定度评价的问题,提出基于蒙特卡洛法的实船功率性能不确定度分析方法,分析实船功率性能试验中的主要不确定度源,依据ISO15016数据处理方法建立测量模型,以大连海事大学教学实习船"育鲲"轮为对象分析实船功率性能试验与不确定...     

舰船尾迹图像的对比度特征提取方法

根据舰船尾迹图像尾迹区与海水背景区存在明显对照的特性,提出用对比度参数作为尾迹图像质量评价指标,进而表征舰船尾迹光学信号特征强度.为有效评价尾迹图像质量,在改进对比度基本计算模型的基础上,充分考虑人的视觉特性,引入尾迹区与海水背景区的加权因子进行组合评价,将主观与客观评价方法有机结合起来,并通过专门研制的海上特征提取实验装置进行对比度特征提取实验分析.结果表明,对比度参数能较好地反映人眼对尾迹图像实际质量的主观视觉感受,更能体现尾迹图像处理应用的本质,且能定量可靠地描述舰船尾迹光学信号特征强度的变化规律.     

基于ESO和动态逆的欠驱动船舶航迹跟踪控制设计

针对欠驱动船舶航迹跟踪控制问题,考虑船舶动态不确定性、未知时变外部扰动和速度不可测的情况,将输出重定义方法、扩张状态观测器(extended state observer, ESO)和动态逆控制方法相结合,设计欠驱动船舶航迹跟踪控制律。输出重定义方法用来解决系统欠驱动问题;构造ESO,估计由船舶动态不确定性、未知时变外部扰动以及船舶各自由度运动状态变量间的耦合构成的总扰动和船舶速度;基于上述,采用动态逆控制方法,设计航迹跟踪控制律,使欠驱动船舶跟踪期望航迹,并保证航迹跟踪闭环控制系统所有信号最终一致有界。以一艘欠驱动船舶为例进行仿真研究,仿真结果验证了所设计的航迹跟踪控制律的有效性和优越性。     

舰船尾迹SAR图像特征的谱分析研究

图像纹理在频率空间的分布具有规律性,可以通过对图像进行频谱分析来提取纹理特征。根据SAR成像机理对舰船尾迹SAR图像进行了仿真研究,采用周相谱法对图像的二维功率谱作一维变换处理,提出基于归一化能量谱的图像谱特征分析方法,并给出了不同探测参数下尾迹SAR图像谱特征的仿真图。结果表明,该方法可有效地消除海面背景的影响,实现舰船尾迹特征检测的定量分析。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

激光船模轨迹仪研制

激光船模轨迹仪采用激光扫描三角法和微机处理,能自动测量船模的轨迹和二维姿态,为船舶和海洋工程研究提供了新颖的、自动化的测量手段。本文着重阐述该仪器的工作原理和性能分析,并介绍该仪器的技术指标及在船舶操纵性和耐波性研究中应用的情况。