舰船航行状态信息集中监测系统的研究与设计方法

舰船航行状态信息复杂度逐渐提升,为舰船航行状态信息监测带来了极大难度,现有系统已经无法满足舰船稳定航行的需求,故提出舰船航行状态信息集中监测系统的研究与设计方法。设计舰船航行状态信息集中监测系统硬件单元包括ADMA型惯导单元、FPGA选型单元与CAN通信单元,软件模块为CAN通信模块、惯导数据解算模块与航行状态信息存储模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了舰船航行状态信息集中监测系统的运行。实验结果显示:与现有系统相比较,设计系统响应时间更短,角度平均误差较小,充分证实了设计系统信息监测效果更好。     

基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统

针对舰船航行数据在可视化分析中受到海上环境的影响,导致舰船航行数据可视化分析内容减少、时间变长,因此,提出基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统。在系统的硬件设计方面,通过舰船航行数据查询模块设计和数据可视化模块设计,完成了系统的硬件设计,通过分析舰船航行的仿真要素,对舰船航行过程中的地形进行网格处理,采用VR技术全方位分析了舰船航行的视景,建立了四叉树顶点之间的约束关系,完成系统的软件设计,实现舰船航行数据的可视化分析。测试结果表明,基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统不仅可以增加可视化分析内容,还可以缩短分析时间。     

舰船电气控制故障定位系统设计

电气控制系统直接影响着舰船的稳定航行与作战能力,若无法快速地确定电气控制故障位置,不仅会影响舰船的稳定航行,还会对船员生命安全产生威胁,为此提出舰船电气控制故障定位系统设计研究。设计系统硬件为数据采集卡选型单元、PC机设计单元与故障定位终端设计单元;软件为数据采集卡通讯软件模块、PC机软件模块与故障定位终端软件模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了舰船电气控制故障定位系统的运行。实验数据显示:应用设计系统后,舰船电气控制故障定位时间与定位偏差均符合现今舰船的安全需求,充分证实了设计系统的有效性。     

基于虚拟现实的舰船工作状态智能监测系统

舰船工作状态监测是提升海上战力的关键,但是舰船设备种类、结构的复杂化,导致工作状态监测通信时间延迟较长,无法满足现今舰船稳定航行的需求,应用虚拟现实技术设计新的舰船工作状态智能监测系统。设计系统硬件包括数据处理板单元、管理板单元与通信链路单元,软件包括虚拟现实场景搭建模块、交互界面模块及其状态监测与报警模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了舰船工作状态智能监测系统的运行。实验数据显示:应用虚拟现实技术后,用户能够实时与平台进行交互,缩短了通信时间延迟,充分表明了设计系统具有更好的应用性能。     

基于傅里叶分析的舰船航行安全监控系统

针对当前舰船航行安全监控系统在运行时,监控测量精度较低,导致系统测量的周期性脉冲信号较为分散的问题,设计基于傅里叶分析的舰船航行安全监控系统。硬件部分设计舰船航行安全监控控制器,实现监控控制模块功能,设计安全监控信号输出接口,分析船用发动机各种状态参数。软件部分设计采用高精度傅里叶分析法,接收监控测频数据,制定串口通信程序数据分析过程。设计监控信号接口输出代码,通过监控信号接口输出分析结果,完成舰船航行安全监控系统设计。测试结果表明,基于傅里叶分析的舰船航行安全监控系统监控测量的周期性脉冲信号较为集中,能够有效提高监控测量精度。     

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。     

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。     

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。     

气动PLC控制系统对混合型舰船姿态控制研究

针对传统混合型舰船控制系统存在的控制操作复杂,且控制参数精准度不足,导致舰船出现航行姿态异常的问题,提出气动PLC控制系统对混合型舰船姿态控制研究。以PLC控制技术为基础,首先通过创建气动PCL数据控制硬件,对舰船的航行姿态相关数据进行精准化采集,并对不同数据对舰船姿态的影响进行分析;其次,通过分析结论找出影响舰船姿态的差量参数。引入控制差量平衡算法,对硬件采集的控制参数进行差量平衡计算,得到舰船不同状态下的最佳姿态平衡控制量。最后,通过仿真实验对提出研究设计的系统进行对比测试,证明其能够稳定高效地解决传统控制系统,在混合型舰船姿态控制上,出现准确度不足的问题。     

基于无线传感网络的航道水下数据监测系统设计

目前使用的监测系统在监测航道水下数据时,容易受到外界因素影响,得到的数据准确性很差。基于无线传感网络设置了新的航道水下数据监测系统,分别从硬件和软件2个部分进行设计,硬件部分由参数节点、网关节点和指挥中心节点3部分组成,软件分为发送指令、数据监控和数据反馈3步,在工作时,需要考虑地理位置和时间。通过与传统监测系统的对比实验可知,给出的系统监测结果准确性高,工作人员可以根据所得数据清晰地分析出水下航道情况,航行过程更安全。     

人工智能技术舰船航行自动控制研究

传统舰船航行自动控制功能主要通过算法对定义舰船轨迹数据与舰船航行数据综合分析计算,根据计算结果对PID自动控制器下达控制指令来完成自动控制操作。此种控制模式受到算法定义逻辑限制存在一定的控制误差,无法真正做到舰船航行的精准控制。为解决上述问题,提出人工智能技术的舰船航行自动控制研究。首先对舰船航行轨迹进行模型计算,接着对舰船PID控制数据进行模型计算。最后,通过人工智能技术对航向轨迹与PID控制数据进行关联计算,得到精准的舰船航行控制数据。通过对比实验对提出的控制方法与传统控制方法进行对比,数据证明提出方法的控制精准度高于传统自动控制系统。     

基于云计算的离岸船舶信息管理系统优化设计

传统离岸船舶信息管理系统能够有效管理船舶信息,由于船舶航行轨道具有复杂性、多样性、多到达地,常会出现信息管理不全面,信息管理不准确的问题。提出离岸船舶信息管理优化系统,通过云计算分别设计了系统硬件部分和软件部分,对硬件中的数据库和主要功能模块进行优化设计,借助云计算中模块化程序设计思想完成软件设计,利用仿真实验分析了设计系统的管理准确性和管理耗费时间,实验表明,优化后的系统所需管理时间远远低于传统系统,准确性更高,能够有效提高船舶管理效率,确保航行过程的安全性。     

高转速导航雷达远程终端系统设计

船载高转速导航雷达的性能良好,可以在短时间内对舰船周围的目标进行探测,并获取高精度的目标数据,同时可能获取来自导航卫星的数据信息,辅助舰船制定合理的航行路径。本文的主要工作是设计一种高转速导航雷达的船载远程终端系统,主要包括高转速导航雷达的硬件系统和软件系统两部分,其中,软件系统又介绍了基于OpenGL图像处理技术的程序设计,具有重要的实际应用意义。     

视频通信技术舰船航行异常监控系统

传统的舰船航行异常监控系统以数字信息传递,不能精准地传递图像信息,难以在短时间内确定舰船航行异常行为。为了解决这一问题,基于视频通信技术设计了一种新的舰船航行异常监控系统,信号变送器、工控机、舰船PLC、网络中心服务器等组成舰船航行异常监控系统总体架构,应用传感器、传感器和电路接口构建信号变送器,选用ISP-521型号舰船工控机,以西门子L-460型号PLC控制器作为PLC的整体运行基础,通过逻辑指令、组织关系、信息验证实现软件工作。实验结果表明,基于视频通信技术的舰船航行异常监控系统通过图像传递能够在短时间发现舰船航行异常。     

潜艇加装航行数据记录系统应用研究

航行数据记录系统（VDR）是实时记录并保存舰船在事故发生前后一段时间内的运动状态、指挥命令、操纵和物理状况等信息的完整系统，潜艇装备航行数据记录仪有其特殊意义。针对潜艇的特殊应用环境，提出了潜艇加装航行数据记录系统的设计方法及潜艇VDR信息采集方案的确定，并对其设备组成和功能进行了阐述。     

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。     

数字信号处理器的舰船电机控制系统仿真

传统电机控制系统缺乏舰船双螺旋桨结构的控制针对性,参数发生变化时控制精度低,因此设计一种数字信号处理的电机控制系统,并通过仿真实验验证其可靠性。系统在硬件部分主要设计了硬件结构的框架示意图,对数字信号处理器中芯片的采集、输出、加密、解码等功能进行了设计;软件部分针对舰船的双螺旋桨结构适配电机进行了数学建模,在此基础上设计了电机控制流程,完成了数字信号处理器的舰船电机控制系统的设计。在系统仿真性能测试中,相同实验条件下分别使用设计系统和传统系统对电机进行转速和电压控制。仿真结果表明,针对双螺旋桨电机的控制来说,设计的系统控制的控制相对误差明显小于传统系统。     

舰船低压配电设备远程控制系统

舰船电气化、自动化水平的提升,对电力系统提出了更高的要求,需要通过远程控制实现低压配电设备的协调、节能运行,因此提出舰船低压配电设备远程控制系统设计。为了降低低压配电设备的综合能耗,设计舰船低压配电设备远程控制系统,硬件包含微处理器选型单元、控制器选型单元与通信接口硬件单元;软件包括远程控制框架搭建模块、控制器程序设计模块与配电设备协调运行控制模块。通过硬件单元及其软件模块的设计,实现了舰船低压配电设备运程控制系统的运行。实验数据显示,设计系统应用后,线路损耗降低了21.19%,设备利用率提升了66%,充分证明了设计系统具有可行性。     

舰船通信网络模糊信息多目标元素优化跟踪系统

为了解决传统多目标元素跟踪系统中,由于受到通信信号的干扰导致的跟踪误差大的问题,从硬件和软件2个方面,设计舰船通信网络模糊信息多目标元素优化跟踪系统。在硬件方面主要改装跟踪器和控制器,在硬件设备支持的基础上,通过设计系统的软件功能。首先搭建多目标元素的运动模型,在舰船通信网络中收集模糊信息,并以此作为判断多目标实时状态的基础。最后通过多个跟踪点数据的关联,实现多目标元素优化跟踪与维持。通过与传统系统的测试对比得出结论,设计的多目标元素优化跟踪系统的平均跟踪误差降低了52%,且在通信网络干扰的情况下可以保证跟踪精度的稳定,具有较高的鲁棒性。     

物联网海上舰船航行数据挖掘方法

为了保证海上舰船航行的安全,解决传统航行数据挖掘方法中存在的延时长的问题,利用物联网技术优化数据挖掘方法。遵循数据挖掘的基本原理搭建数据挖掘框架,在该框架下确定舰船的航行方向、航行路线等数据为待挖掘数据。在舰船的相应位置上安装物联网传感器,实现实时数据的采集与传输。以采集的实时航行数据库为基础,通过去除错误、航行位置计算等步骤,得出海上舰船航行数据的挖掘结果。通过与传统数据挖掘方法的对比发现,设计方法的数据挖掘速度提高了约50%。