基于嵌入式的船舶抗噪通信系统设计

为减少船舶抗噪通信系统的数据传输的失败情况,设计一个基于嵌入式的船舶抗噪通信系统。在系统的硬件部分,设计了RF捷变收发器、嵌入式处理器、系统接口,在系统软件部分,主要对系统内的信号进行了去噪处理,实现了船舶抗噪通信。实验结果表明,所研究的基于嵌入式的船舶抗噪通信系统有效减少了船舶抗噪通信系统的数据传输的失败情况,并且提高了数据采集的稳定性,满足船舶抗噪通信系统的设计需求。     

IEC 61162标准扩充定义及船用数据接收器设计

IEC61162标准的扩充定义方便了船舶设备的信息共享.船用数据接收器采用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控制器,在FPGA内实现通用异步串行数据接收单元,采集并传送多路IEC61162格式的标准数据.该方案很好地解决了多路数据并行接收的问题,以语句为单位接收并上传的方式减轻了主机整理数据的工作量.该接收器现已成功地运用于船舶航行数据记录仪.     

基于PLC技术的船舶信号接收器设计

船舶在海面航行时,雷达发射信号易受到海雾等自然条件的影响,导致雷达信号接收器采集的回波信号中存在大量噪声,当雷达信号接收器的灵敏度相对较低时,船舶雷达系统目标探测的精度较低.针对这一问题,行业内采用多种先进技术对船舶雷达信号接收系统进行灵敏度的提升.本文对现有的雷达接收系统的关键硬件模块进行详细分析,基于PLC技术开发...     

无人船无线传感网络远程遥控系统

传统无人船舶远程遥控系统,能够完成船舶的远程遥控工作,但存在遥控精度低,受环境影响因素大等问题,为此设计基于无线传感网络的无人船舶远程遥控系统。使用Zigbee无线高频通信频段,构建无线传感网络拓扑结构;根据无人遥控系统中节点数据指令,进行遥控命令数据解析,采用多种RREQ命令帧,实现无人船舶的安全准确控制,完成无人船舶远程遥控系统设计。实验数据表明,该无人船舶远程遥控系统比传统遥控系统航行精度提升57.83%,同时具有较强的抗环境干扰能力。     

船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究

由于船舶行驶过程中产生的噪声会掩盖机舱设备信号,使工作人员的信号监测难度增加,为此提出船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究。寻找噪声来源,提取噪声特征,计算得出噪声序列,分析噪声线谱,调制包络谱以及连续谱三者间的相关性,利用Ansys软件,建立船舶机舱的缩比模型,获得振动模态点。采用自适应滤波器,将噪声相互消减,实现自适应消噪,完成船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究。设计仿真对照实验,检测研究结果,利用计算机程序,模拟实际应用过程。实验结果表明,采用所提出算法能够有效控制信噪比曲线,使其波动保持在稳定范围,减小了混在设备信号当中的噪声,与常规算法相比,对噪声的控制效果更好。     

船舶通信网络的嵌入式无人巡视系统设计

传统巡视系统采用人工与自动化结合方式,存在巡视结果精准度较低的问题,为了解决该问题,提出了船舶通信网络的嵌入式无人巡视系统设计。依据无人巡视系统基本工作原理,设计主控系统结构,采用RS232接口连接主机硬件各个电路模块,利用数据重发机制改善传统RS422总线接口可靠性低的问题。根据硬件设备捕捉到的监控画面,采用帧间差分法获取最优遥测图像,通过AT短信息提示指令接收遥测信息,完成串口信息接收,实现嵌入式无人巡视系统设计。由实验结果可知,该系统最高控制效果可达到98%,为船舶工作人员安全提供保障。     

船舶通信系统周期性信号分离方法

常规通信系统信号分离方法应用于船舶通信系统周期信号分离时,存在分离精度较低的不足,为此提出船舶通信系统周期性信号分离方法研究。引入计算机网络通信分离技术,搭建分离模型运行平台,实现船舶通信系统周期性信号分离模型的构建;依托周期性信号的特征标识及周期性信号的特征分离,实现船舶通信系统周期性信号分离方法设计。试验数据表明,提出的信号分离方法较常规信号分离方法,分离精度提高52.15%,适合船舶通信系统周期性信号分离。     

基于嵌入式技术的船舶故障诊断控制器设计

船舶故障诊断是船舶运输航行的重要技术支持,为了有效提高船舶故障诊断效果,基于嵌入式技术设计新型船舶故障诊断控制器。该控制器从故障异常数据入手,首先建立故障训练样本,用于表示船舶正常航行以及多类型故障时的数据标数,根据训练样本,提取当前故障信号诊断特征,并利用最小二乘法对上述建立的训练样本数据进行直接限制,完成诊断特征分类,将分类后的数据进行信号去噪,消除无用数据,确定信号标度因子值,通过数据清洗,重新划分定位故障数据,实现故障诊断。实验数据表明,应用该故障诊断控制器,故障诊断率提高了22%,故障误判率降低了30%,有效提高船舶故障诊断控制效果。     

离线船舶机电设备振动采集仪系统设计

设计了离线振动采集仪的硬件系统，通过对传感器电源模块的进行了节电控制设计，优化振动信号的采集策略和采集节奏，提出了振动信号数据处理和存储方法，实现了无人关注下自主对船舶机电设备振动信号连续近百天的采集任务。应用结果显示，采集仪系统结果准确可靠，实现了全工况的实船振动数据的采集设备。     

船舶电力线载波通信传输信号去噪方案设计

现有船舶电力信号去噪手段不能有效过滤传输数据中的杂糅成分,造成严重的脉冲干扰现象。为解决上述问题,设计一种新型的船舶电力线载波通信传输信号去噪方案。通过信号载波特征量提取、传输特征量组合选取2个步骤,完成船舶电力线载波通信传输信号的分析与识别。在此基础上,通过最佳小波去噪层数确定、特征信号阈值动态调整、脉冲去噪定量计算3个步骤,完成新型去噪方案的搭建。对比实验结果表明,与现有技术手段相比,应用新型船舶电力线载波通信传输信号去噪方案后,传输数据中杂糅成分含量明显降低,脉冲干扰事件发生几率得到有效控制。     

船舶通信网络的嵌入式无人巡视系统设计

为解决传统船舶航行巡视系统的信息采集质量差问题,提出船舶通信网络的嵌入式无人巡视系统设计方法。对嵌入式无人巡视整体结构进行设计,主要分为嵌入式终端、GSM调制解调器和主监控机,串行接口程序的设计提高了对信息的串行接收。结合AT指令完成GSM信息无线传送模块的设计。软件部分主要对信息接受和串口程序进行设计,完成对船舶通信网络的嵌入式无人巡视系统的设计。通过实验结果分析,可以看出所设计的船舶通信网络下无人巡视系统的信息采集质量稳定,有效解决了传统船舶嵌入式巡视系统的弊端。     

数据挖掘在无人船舶目标图像识别中的应用

为了缩短无人船舶目标图像的识别时间,提高目标图像的质量,提出了数据挖掘在无人船舶目标图像识别中的应用。利用数据挖掘技术确定无人船舶目标图像的阈值,根据目标图像的阈值误差分割了目标图像,采用图像边缘点提取公式将图像边缘点连接成线,提取出目标图像的外轮廓,完成无人船舶目标图像的预处理;通过目标图像识别算法的改进设计,得到了目标图像的识别流程,实现了数据挖掘在无人船舶目标图像的识别中的应用研究。仿真实验结果表明,数据挖掘在无人船舶目标图像识别方法与基于航拍技术的目标图像识别方法相比,目标图像的识别时间缩短了35.1%。     

基于身份认证的船舶通信网络全同态加密方法

传统船舶通信网络全同态加密方法加密过程中,无法实现身份数据认证,造成加密权限紊乱,为此设计基于身份认证的船舶通信网络全同态加密方法。使用汇聚节点方式将身份认证程序引入全同态加密系统中,通过明文集计算对身份认证数据进行同态加密,检测汇聚节点数据完成身份认证数据的检测;对加密文案进行去噪处理,通过整数同态加密,实现船舶通信网络全同态加密。试验数据表明,设计的同态加密方法比传统同态加密方法的保密系数高12%,并且能够实现身份认证处理。     

小波分析在船舶测试信号中的算法研究

获得精准的船舶测试信号对于保障船舶航行安全非常重要。本文将小波分析应用于船舶测试信号去噪处理中,在处理的过程中详细的阐述了阈值的选择以及小波去噪的实现步骤。最后利用不同的小波系对获取到的含有高斯白噪声的VLCC振动信号进行去噪处理,并通过信噪比的评价得到处理效果较好的母小波函数。     

基于无线自组织网的船舶通信信号传输质量检测方法

针对船舶通信信号传输质量研究,采用传统方法存在检测效率低的问题,提出了基于无线自组织网的船舶通信信号传输质量检测方法。构建船舶通信信号模型,检测设备连接情况,实时处理接收到的信号。保证码元周期不变,可获取接收信号表现函数。根据该函数,选择不同长度设备电缆进行测试,选取测试点,设计船舶通信信号传输质量检测流程。依据数据包检测结果,实现对船舶通信信号传输质量检测。通过实验对比结果可知,采用无线自组织网络方法检测效率最高为94%,为船舶提供良好的通信环境。     

AIS数据分析与系统实现

从AIS国际标准出发介绍了AIS链路层通信信号的构成方式,论述了如何将标准数据转换成AIS链路层信号,给出了试验系统的硬件结构框图.对通过使用文中设计思想得到的应用系统所进行蹬数据接收试验而接收到的数据进行了分析,论证了上述设计的正确性.该设计方式可以作为AIS相关设备的研发的参考,对于实现AIS专用SOC芯片有借鉴价值.     

船舶无人驾驶技术中的数据融合应用技术

无人驾驶船舶在海洋勘探、环境监测中发挥着重要的作用,是当前造船业和航海业的下一步发展方向,具有重要的科学和社会意义。然而,当前无人驾驶船舶的自动航行,仍需要较多的人工干预,一方面需要接收岸基控制中心的控制,另一方面为了保证较高的可靠性,通常需要在较好的海况和气象条件下工作,大大限制了无人驾驶船舶的使用范围。针对以上问题,本文提出一种基于多传感器数据融合的船舶无人驾驶技术,这种方法能够将雷达和卫星图像、传感器数据、GPS数据等相融合,实现全自动的无人船舶自动导航技术,从而大大减少人工干预,提升无人船舶遂行各种海洋任务的有效性。     

嵌入式无人水下航行器的信号跟踪系统设计

传统水下航行器水下信号分布不规则,容易造成传统信号跟踪系统对航行器信号接收的强度较差。为此设计了嵌入式无人水下航行器的信号跟踪系统。通过建立航行器信号处理模块,对无线接收的水下信号,进行数字高频化处理和高强度串口输出;通过对载波信号频域值域的精密计算,实现载波伪随机码和载波的粗同步。利用Costas锁相环和锁频环建立载波相位频率跟踪模块,接收经过算法处理的高精度定位信号,实现信号捕获并进入跟踪状态。实验证明,设计的信号跟踪系统接收到的航行器跟踪定位信号强度比传统跟踪系统信号强度更高。     

船舶机电设备振动信号数据采集系统

为了提高船舶机电设备振动信号数据采集系统的整体性能,提出船舶机电设备振动信号数据采集系统设计。以无线检测为基础,设计数据采集系统结构和船舶机电设备振动信号数据采集卡,完成系统的硬件设计;通过剔除影响系统运行参数,计算了船舶机电设备振动信号数据采集参数,结合振动信号采集原理,设计了船舶机电设备振动信号数据采集程序,完成系统的软件设计,实现了船舶机电设备振动信号数据的采集。实验结果表明,提出的数据采集系统可以提高船舶机电设备振动信号数据采集精度,缩小数据采集时间,提高数据采集效率。     

基于AIS数据处理的船舶失联报警系统设计

针对一些AIS监控系统缺乏数据自动分析报警功能的现状,利用时效性计算和校验,综合判定船舶信号的丢失状态和等级,设计船舶失联实时报警的5种方式,实现特定船舶和特定监控区域内船舶失联报警的精准和有效监控。