基于机器人的舰船智能导航系统设计

随着AI控制技术的发展,智能机器人的应用领域在不断扩展,针对传统舰船导航系统航迹精度控制差的不足,设计一种基于机器人的舰船智能导航系统。智能导航系统的硬件部分由AMI1086芯片、FPGA电路控制模块、AIS信号收发模块、GPS导航模块和数据存储模块等部分构成,并给出基于机器人控制的舰船导航系统的主控程序,和用于航向纠偏的脉冲信号累计控制算法,以实现对舰船海上航行的精确控制。仿真结果表明,提出系统设计在航迹偏差方面要明显优于传统系统,有助于保证舰船的安全行驶。     

基于视觉传达技术的舰船三维导航系统

为增大舰船导航节点间SKT响应系数的表现实值,解决导航耦合反应能力较弱的问题,设计基于视觉传达技术的舰船三维导航系统。按照三维模型架构中的信息传输需求,连接导航移动端与GIS组件,完成导航系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,提取三维数据库中的舰船航行数据,完善导航系统的实际应用流程,实现系统的软件运行环境搭建,结合相关硬件执行设备,完成视觉传达技术舰船三维导航系统的顺利应用。对比实验结果表明,与传统IBS系统相比,应用新型三维导航系统后,SKT响应系数最大值达到7.86,大幅提升舰船导航节点间的耦合反应能力。     

基于云计算的舰船航向自抗扰技术

针对传统的舰船航向自抗扰技术中存在的控制航向调节时间长、超调现象频发的问题,提出基于云计算的舰船航向自抗扰技术研究。依据舰船运动数学模型计算控制律,设计航向自抗扰控制器,利用云计算技术整定控制器各部分参数,设计功率模块和人机界面模块,将其作为辅助实现舰船航向自抗扰。实验结果表明,与传统的自抗扰技术相比,设计的基于云计算的舰船航向自抗扰技术在控制航向改变时,调节时间短,且没有出现超调现象,说明基于云计算的舰船航向自抗扰技术适合应用在实际工程中。     

物联网环境下舰船行驶环境安全监测系统

传统舰船行驶安全监测系统主要由舰船各部分监测感应单元构成,通过对检测信号的收集来完成对舰船行驶环境安全的监测。此种方法存在多设备间通信协议不统一,需要中转设备转换计算,且信号再回传解析过程中存在延迟的问题。因此,提出物联网环境下舰船行驶环境安全监测系统设计。首先,对传统多个监测点进行精简,保留关键监测点,创建基于物联网技术的行驶安全监测平台。接着,通过引入航线偏差安全监测算法与综合信号安全监测算法,完成系统软件设计。通过数据场景模拟实验测试所设计系统的监测效果,实验结果表明该系统对舰船行驶环境安全的监测结果较为准确,且监测稳定性较好,证明设计系统在舰船行驶安全监测方面优于传统安全监测系统。     

基于DSP与FPGA电子芯片的舰船导航系统设计

针对传统的基于GPS的舰船导航系统的定位误差较大的问题,设计基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统。首先规定导航坐标系坐标变换规则,确定导航系统中不同坐标系的转换方式。其次使用卡尔曼滤波器对导航数据进行融合处理,根据融合后的导航参数,完成导航罗经的对准。最后将对准后的导航罗经参数经由FPGA传输至显示器上,完成基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统设计。通过与基于GPS的舰船导航系统的对比实验,证明了基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统的定位误差更小,具有优越性。     

大数据平台舰船行驶信息优化提取系统

为实现舰船行驶行为的定向化控制,设计一种基于大数据平台的舰船行驶信息优化提取系统。按照Hadoop大数据框架的部署条件,连接必要的数据量化模块,实现舰船行驶信息优化提取系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,分别计算大数据存储总量、平台化结构向量及必要提取系数,实现系统的软件运行环境搭建,结合相关结构硬件设备,完成大数据平台的舰船行驶信息优化提取系统设计。对比实验结果表明,与传统提取系统相比,应用优化提取系统后,QIR指标出现明显的提升趋势,舰船行驶信息也得到了有效的定向化控制管理。     

舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法

舰船航行时由于存在线性干扰,使得航向控制方法鲁棒性较差。为此,提出舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法研究。基于惯性坐标系的空间位置和姿态角,将舰船运动化为3个平面运动,建立舰船操作运动方程,依据运动方程,计算舵力及舵机特性,在考虑舵力的作用下,计算非线性控制律,去除线性干扰项,设计自适应鲁棒控制器,达到控制舰船航向的目的。测试结果表明:与传统的控制方法相比,设计的舰船航向非线性自适应鲁棒控制方法转艏角速度更接近0,且船首向角定向需要的时间更少,说明该控制方法鲁棒性更好,适合应用在舰船航向控制中。     

基于嵌入式技术的舰船航向通道自动控制系统

在错综复杂的水路巷道中,舰船需要通过航向通道系统的计算,来完成对舰船航向路径的规划选定。其中,海量数据在综合计算过程中会出现信号间的相互抑制,抑制信号会转化为判定误差,造成舰船航向通道控制出现偏差。为解决上述问题,提出基于嵌入式技术的舰船航向通道自动控制系统。通过嵌入式技术,组建前端数据独立计算平台,通过数据处理硬件对多项数据进行分离计算。通过设计融合策略对独立计算后的数据进行融合分析计算,最后,通过非线性控制算法对通道数据进行自动分析判定,实现自适应的自动控制效果。通过设计仿真场景对设计系统进行数据模拟测试,并对测试数据进行对比分析得出可行性结论。     

舰船航向非线性控制的数学模型设计

发达国家已有舰船航向控制模型研究成果,无法适应中国舰船实际航向控制需求,存在着航向控制效果差的问题,因此提出舰船航向非线性控制的数学模型设计研究。详细分析舰船运动干扰信号,构建非线性舰船运动数学模型,选取并探究实际航向控制问题的性能指标,以构建模型与选取性能指标为基础,将舰船运动模型转换为状态方程形式,制定航向非线性控制流程,执行制定流程即可实现舰船航向的非线性控制。实验结果表明,应用构建模型后,在较短时间内实际航向可以调控到设定航向,控制舵角也能回正,充分证实了构建模型的有效性与可行性。     

最小二乘支持向量机的舰船航向保持非线性控制

现有的舰船航向保持非线性控制在建模过程中最多只能包含3个自由度,导致舰船航向控制不精准。为此设计一种最小二乘支持向量机的舰船航向保持非线性控制方法。首先使用局部最小二乘支持向量机对航行中的舰船进行建模,能够描述出舰船实际航行中的6个自由度,并使用等式约束代替不等式约束,引入反馈校正环节,弥补缺陷,完成模型的构建。在控制算法的设计中,使用模型训练误差均平方值代替松弛变量,且训练过程只需要求解一个线性方程组,简化了运算,使用动态抗饱和补偿器得到最优参数,实现舰船航向保持的非线性控制。通过仿真实验结果表明,使用本文控制方法控制船只的航向角和舵角,控制精度更高,效果更好。     

基于WSN的舰船液舱监控系统网络设计开发

在舰船处于海上航行的状态下,为确保其安全行驶并完成航行任务,不仅要保证舰船燃油、润滑油以及淡水等液舱装载的液位、液量以及液温与航行需求相适应,舰船同样要具备较强的稳性。基于此,本文将WSN作为主要技术,科学合理地设计并开发舰船液舱监控系统网络,进一步优化系统的自动化特征,全面提升舰船行驶可靠性以及安全性,尽量降低人力资源实际消耗量,增强工作质量与效率,借助舰船液舱监控系统网络,有效规避液体外溢而严重污染海洋环境现象的发生。     

支持向量机技术在舰船航向广义预测与控制中的应用

舰船在海上航行时,受到海浪等干扰力的作用难免会偏离既定航线,严重时甚至发生搁浅等事故,航向的广义预测与控制决定了舰船的航行效率和安全性,是船舶工业领域研究的重点。支持向量机技术是一种新型的智能学习算法,该算法在非线性系统求解、小样本、高维度系统求解领域有重要应用。本文以舰船航向预测与控制为研究对象,系统介绍了支持向量机算法,并基于支持向量机技术对船舶航向进行预测与控制。本研究对于提高舰船航向预测与控制有重要意义。     

互联网环境下的舰船电气设备检修系统

目前舰船电气设备检修系统存在检修耗时长、电流不稳定等不足,基于此提出互联网环境下的舰船电气设备检修系统设计。首先,通过数据接入层、网络层和应用层对舰船电气设备检修系统的总体框架进行设计,然后,通过在数据接入层接入数据串口UHST0和UHST1,与网络层的MN420H519芯片进行连接,将芯片存储的数据通过发光二极管、计数器等传入状态显示模块和检修分析决策模块,实现对互联网环境下的舰船电气设备检修系统硬件设计;最后,通过节点算法完成系统软件设计,至此完成互联网环境下的舰船电气设备检修系统设计。实验结果表明,与传统的舰船电气设备检修系统相比,提出的舰船电气设备检修系统的检修耗时更短,电流的稳定性高。     

基于互联网技术的舰船智能导航系统

传统舰船导航系统在北斗、GPS等多重卫星定位数据融合计算上,存在硬件采集信号与软件数据融合误差较大,目标定位准确度较低的问题,设计基于互联网技术的舰船智能导航系统。首先在硬件上创建定位融合信息采集框架,实现多类型定位数据信号的高精度、连续、同步采集;然后在软件设计部分采用互联网技术对信号处理算法进行优化,具体分为多类型导航数据信号的大数据特征提取、多类型导航信号的联邦科尔曼融合滤波、多类型定位数据的实时修正三部分,通过硬件与软件部分的重构,实现提升系统定位准确度的效果。通过与现有导航系统的10组定位目标的实际定位精度测试表明,设计系统具有定位误差小、速度快、稳定性好、抗干扰性强的特点。     

CAN总线导航系统的舰船通信方法研究

舰船导航系统需要与多种系统通信,信息较多,传统的舰船通信方法在通讯过程中,常出现信息发送失败现象。为解决这一问题,设计一种CAN总线导航系统的舰船通信方法。首先计算一次信息发送成功的周期,然后计算舰船通信信道利用率,最后通过信息初始化、信息监控、信息接收和信息转发4个方面制定了舰船通信协议,提高舰船通信的可靠性,以此完成了舰船通信方法的设计。实验对比结果表明,此次设计的CAN总线导航系统的舰船通信方法比传统方法信息发送失败的数量少,说明此次设计方法能够减少信息发送失败现象,提高舰船通信的可靠性。     

小型船舶自动操舵控制系统的研制

设计基于ARM的小型船舶自动操舵控制系统.通过磁罗经检测实际航向,与给定航向比较产生偏航角,由控制器通过PID算法产生偏舵角去控制舵机,形成双闭环控制系统,从而实现对船舶航向的自动控制.     

基于传感器网络的舰船行驶系统振动检测

根据振动检测结果可以知道舰船行驶系统的工作性能,传统方法无法有效的实现舰船行驶系统振动检测,为了提高舰船行驶系统振动检测精度,设计了基于传感器网络的舰船行驶系统振动检测方法。首先分析当前舰船行驶系统振动检测研究进展,并指出当前各种舰船行驶系统振动检测方法的缺陷,然后采用传感器采集舰船行驶系统振动检测信号,并对舰船行驶系统振动检测信号进行消噪,最后构建了舰船行驶系统振动检测模型,并通过仿真实验分析舰船行驶系统振动检测方法的性能,结果表明,本文方法可以准确描述舰船行驶系统振动检测信号变化特点,获得高精度的舰船行驶系统振动检测结果。     

舰船导航系统超分辨率图像智能提取技术研究

传统船舶导航图像智能提取模型存在方向分辨混乱、地理位置信息不精确等弊端。为解决上述问题,设计基于船舶导航系统的新型Zernike超分辨率图像智能提取模型。通过硬件器件选择、初始软件配置2个步骤,完成超分辨率图像舰船导航系统运行环境的搭建。在此基础上,通过确定Zernike表达式、获取识别图像分辨率矩值、完善智能提取流程3个步骤,完成新型舰船应用模型的搭建。分析对比实验结果可知,应用基于船舶导航系统的新型超分辨率图像智能提取模型后,方向分辨混乱、地理位置信息不精确等问题都得到明显改善。     

基于电子海图显示与信息系统的海洋环境信息处理系统设计

通过研究基于ECDIS的舰船海洋环境信息,设计一套航海保障系统,能够提供舰船基本海洋环境要素数据预报、推荐初始航向、航线环境分析、跃层分析等功能,系统功能完善,兼容性强,主要以易于理解和分析的图形、图像格式显示海洋环境各要素,结合数据库历史数据说明,具有较好的实用价值。     

互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统设计

针对传统舰船移动数据采集与分析系统中通信模块对干扰信号处理能力不强,导致采集到的舰船移动数据准确率不高的问题,设计一种互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统。硬件部分采用GPS Pathfinder接收机,采用ARM处理器芯片S3C6410为核心的嵌入式开发板,通过串口连接MC9S 12XS 128单片机,完成硬件部分的设计。软件部分首先计算舰船移动无线延拓静校正频率波数域,然后利用舰船的终端采集上传的数据具体格式,划定舰船移动数据的分析权限,完成系统的软件设计。实验结果表明,与传统的舰船移动数据采集与分析系统相比,互联网环境下的舰船移动数据采集与分析系统最终采集到的舰船移动数据的精准度更高,更适合实际运用。