基于LoRa技术的船舶航行环境智能监测系统

传统船舶航行环境监测系统无法将异常数据识别与动态实时预警相关联,导致系统识别过程与预警输出之间存在时间误差。为此,提出基于LoRa技术的船舶航行环境智能监测系统。基于LoRa技术创建系统框架,重构系统硬件,在此基础上,结合LoRa技术传输特征,对航行数据进行LoRa协议特征优化,同时,对航行状态输出阈值进行动态调整,实现LoRa网络下监测数据的实时共享。实验结果表明,提出设计的监测系统,能够有效缩短数据输出时的误差量,且满足实际应用技术要求。     

无人船舶避碰障碍物智能自动识别方法

传统无人船舶避碰障碍物识别方法,受到方法中识别危险系数判定基数过小的影响,在避碰障碍物识别过程中,无法在有效安全距离下瞬态识别障碍物,造成避碰全局输出准确率与效率降低。为了解决无人船舶识别危险基数过小的问题,提出无人船舶避碰障碍物智能自动识别方法。首先采用智能危险判定算法,对船舶与障碍物之间的距离进行危险系数判定计算;然后根据判定危险系数数据,重构会遇状态模型。通过模型得到算法对障碍物的识别信息;最后通过神经遗传算法,对障碍物分布信息进行避碰数据的识别转换,从而实现优化识别运算场景,提升识别方法识别准确率与输出效率。通过在同一场景下不同识别方法的对比数据表明:提出的识别方法更适合无人船舶的避碰障碍物识别计算,能够有效将障碍物识别准确率控制在97.43%。同时,提升全局输出效率25%以上。     

图像处理技术的船舶航向控制测试平台设计

传统船舶航向控制测试平台采用的判定机制为量化数据对比判定机制,在机制中通过两组判定参数的比较,根据误差值大小判定控制精准度。虽然能够快速得到控制结果,但是得到的结果稳定性较差,极易出现加大误差。为了解决此类问题,设计平台引入图像处理技术,将量化数据转换为图像数据,总结出一套图像处理技术的船舶航向控制测试平台。首先,创建航向控制测试图像采集硬件,然后在硬件数据处理层分别采用航向控制图像判定策略定义,测试信号回波补偿算法以及误差阈值闭环增益优化,通过图像化数据参量优化,实现提升航向控制测试参量更新,提升控制准确率的效果。通过对比测试证明,提出设计平台能够满足上述设计预期标准。     

模糊控制方法的水面船舶动力定位控制

传统船舶动力定位控制算法,在动力输出参量耦合情况下,存在动力阈值系数定位误差过大的问题。导致后续控制变量周期变化不稳定,无法准确控制船舶全局动力输出。为了解决上述动力定位控制问题,提出模糊控制方法的水面船舶动力定位控制。基于模糊控制方法的广域性,对动力控制参量进行模型计算;根据模型完成对动力变量目标位置定位量的优化。最后,根据优化阈值利用模糊神经算法,完成对输出控制量策略的更新,实现提升动力定位控制精准度,减小控制误差的效果。通过与传统算法的效果对比表明:提出的控制方法,具有定位速度快、精度高、资源消耗小的特点,更适合实际船舶动力定位控制场景的应用。     

采用传感器节点的船舶动力装置状态监测研究

为了解决传统船舶动力装置状态监测方法监测效率低、实时性差的缺陷问题,采用传感器节点对船舶动力装置状态监测方法进行研究。采用传感器节点对动力装置状态数据进行采集,通过过滤算法对其中无效数据进行滤除,以处理后的动力装置状态数据为依据,利用自回归AR算法构建动力装置状态预测模型,以预测模型为工具,通过梯度下降迭代算法对动力装置状态进行判定,实现了船舶动力装置状态的监测。通过测试得到,与传统的船舶动力装置状态监测方法相比较,提出的船舶动力装置状态监测方法极大地提升了监测效率与实时性,充分说明提出的船舶动力装置状态监测方法具备更好的监测效果。     

嵌入式单片机控制下电子变压器智能冷却调控系统

传统船舶电子变压器冷却调控系统存在调控逻辑问题。由于调控逻辑只对老式机械触点反馈方式进行感知,因此在电子变压器局部温度升高时,不能及时感知反馈,造成变压器老化速度加快,甚至导致损坏的问题。针对此问题,提出设计基于嵌入式单片机的船舶电子变压器智能冷却调控系统。利用基于嵌入式单片机工艺的PLC控制芯片,构建PLC智能调控平台硬件。通过此平台硬件对船舶电子变压器状态数据进行实时动态全面采集。同时,引入电子变量算法,对传统调控逻辑存在的问题进行针对性解决。最后通过仿真实验证明,提出设计的基于嵌入式单片机的船舶电子变压器智能冷却调控系统,能够解决传统冷却调控系统控制感知调控不足的问题。     

基于云计算的船舶电子信息交互系统

传统船舶电子信息交互系统在海量数据云端计算交互过程中,由于系统硬件交互协议支持不足,加之交互系统内部算法对数据优先读写计算逻辑存在不足,导致信息交互系统整体读写交互能力下降,网络交互吞吐量受到极大的影响。针对上述问题,文章提出基于云计算的船舶电子信息交互系统设计:1)对传统信息交互硬件进行Qos协议支持硬件优化改进,创建新的Qos云计算信息交互平台硬件;2)引入Qos硬件交互逻辑,完善对接新旧设备与数据;3)引入交互资源优先调度分布算法,对交互中的信息进行优先交互逻辑的计算,优化信息交互逻辑,提升数据交互活跃性与数据吞吐能力;4)通过仿真实验证明提出设计系统的可行性与有效性。     

基于人工智能技术的船舶智能制造系统

传统船舶制造系统无法精准的对多条功能段进行同步协调控制,导致不同功能段之间衔接存在一定误差,导致船舶焊接组装精度降低,影响船舶制造整体的合格率。因此提出人工智能技术的船舶智能制造系统。建立人工智能数据采集硬件,通过重新设计硬件框架,实现不同功能段的数据实时采集;通过数据的AI分析计算,实现调整功能段交接过程中的参数,保证制造船舶的合格率。通过与传统制造系统合格率的对比,证明提出设计系统的有效性与推广价值。     

复杂航行环境船舶航行异常监控系统

传统船舶航行异常监测系统,在复杂航行环境下无法对轨迹信号图像作出正确判定,导致船舶航行监测结果与实际航行监测要求偏差较大,影响船舶正常航行安全。因此提出复杂航行环境船舶航行异常监控系统软件设计。利用卡尔曼滤波算法,建立航行轨迹图像数据高帧率采集硬件,获取高清轨迹图像数据;软件功能主要分为轨迹图像信号建模、轨迹图像模型信号的异常处理与异常轨迹像素的平滑提取3部分;通过仿真对比数据,证明提出系统在复杂航行环境下,能够有效提升异常轨迹监测识别率22.34%。     

船舶状态监控网络的节点信任度模型研究

传统船舶状态网络监控节点受到扰动节点的影响,先验信息节点存在信任差量,导致节点信任度模型输出量精准度降低。为了解决先验信息节点的信任误差问题,提出船舶状态监控网络的节点信任度模型。首先对船舶状态数据进行数据结构的信任模型结构映射,固定模型结构数据量;然后,对状态数据节点关联参量进行信任量的约束定义;接着,通过数据节点的迭代特征,完成对信任模型的节点信任系数更新;最后对更新后,信任模型中的先验信息节点进行输出信任度确定计算,从而达到提升信任度模型输出量精准度的目的。通过与传统信任模型输出量的精准度对比,证明提出设计的模型研究方法,具有提升模型输出量精准度的效果。     

无线网络下的舰船航向控制系统

通过对传统舰船航向控制系统数据分析发现,控制数据信号回波补偿存在数据融合异常问题,受到非线性回波影响,现有系统硬件与算法无法处理非线性回波补偿误差问题,造成舰船航向控制稳定性降低。针对非线性特征与无线网络特征,提出无线网络下的舰船航向控制系统设计。首先利用数据融合技术,创建多数据独算处理平台;然后对硬件平台进行软件功能的算法适配,第一步对回波补偿信号进行参量特征的运动系数分析;然后根据分析结果,对误差数据点对应参量的阈值进行闭环增益优化计算,从而实现消除回波补偿误差的效果;最后在特定的仿真场景下,通过数据仿真调试,对设计系统控制数据进行对比分析,得出回波补偿误差消除报告。     

基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统

针对传统船舶柴油机状态监测系统数据采集时间较长的问题,提出一种基于CAN总线的船舶柴油机状态监测系统,系统硬件包括测控节点模块、收发器模块;系统软件配置为柴油机状态监测软件,通过硬件与软件相结合实现了船舶柴油机的监测系统,为了证明该船舶柴油机状态监测系统的数据采集时间较短,将该系统与基于LonWorks总线的船舶柴油机状态监测系统、基于基金会现场总线的船舶柴油机状态监测系统、基于PROFIBUS总线的船舶柴油机状态监测系统进行对比实验,实验证明该系统的数据采集时间最短,说明该系统更适用于船舶柴油机的状态监测。     

嵌入式数据的船舶航行数据采集系统

针对传统船舶航行数据采集系统自身存在的采集效率低的问题,提出设计基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统。利用基于嵌入式技术,创建嵌入式DSP控制模块为主定位航行数据采集硬件,对传统采集系统硬件基础进行更新;修正传统采集系统内部采集算法,将浮点DSP波形成束算法写入创建的采集硬件主控,使其与采集系统对接,并对传统算法逻辑错误进行更新修正。仿真实验测试证明,提出设计的基于嵌入式数据的船舶航行数据采集系统,在采集效率低问题上具有明显的修复改善作用,满足设计需要。     

船舶航行数据的远程集成采集方式

通过对船舶航行数据的远程集成采集,实现对船舶航行的状态监测,提出基于浮点DSP集成控制的船舶航行数据的远程集成采集系统设计方法,构建船舶航行数据采集的总体结构模型,数据采集系统的功能模块组成包括VXI全局总线模块、采集触发模块、数据传输模块、数据波束形成模块等,采用浮点DSP作为核心控制器,进行船舶航行数据的多重通道采集和信号输出设计,在波束形成器中输出采集的集成船舶航行数据。仿真测试表明,设计的数据采集系统能有效实现船舶航行数据采集,数据波束输出的响应能力较强。     

数据网格下船舶全寿命数据信息资源调度系统

传统船舶全寿命数据信息资源调度系统,存在不同寿命周期阶段下对应信息资源调度结构量与空间量不对称的问题,导致资源调度整体误差增大,影响信息资源调度效果。因此,提出数据网格下船舶全寿命数据信息资源调度系统。利用数据网格解决数据结构量与空间量的对称问题。首先,建立船舶全寿命数据信息网格数据的整合框架,通过硬件算力对船舶全寿命数据信息资源进行预处理;然后,对信息资源流进行常规网格信息资源调度模块与应急网格数据信息资源调度模块的设计;通过与传统资源调度系统的对比测试,证明提出设计系统具有提升资源调度响应速度,降低信息调度误差的作用。     

基于分布式数据采集技术的船舶能效控制系统

传统船舶能效控制系统在海量数据采集处理方面,存在多数据流调度资源分配阈值较大,导致船舶整体能效控制系统输出控制比较高的问题。为了有效降低船舶能效控制系统的能效比,提出基于分布式数据采集技术的船舶能效控制系统设计。通过分布式数据采集技术,建立船舶能效数据分布式采集器,对能效数据进行采集资源的分布式优化;在软件功能设计上,采用分布式能效模型对能效分配进行分析;通过定义能效优化约束与分布式能效控制分配计算,实现降低能效控制系统输出能效比的效果。通过对比实验数据,证明提出设计系统的有效性。     

基于虚拟现实的船用甲板机器人工作状态智能监测系统

船舶甲板机器人可帮助船舶高效率除锈,并降低船员工作强度,减少安全事故发生。传统的船舶机器人监控系统只能查看机器人的所有工作状态参数,无法形象地展示机器人工作状态。本文在对虚拟现实技术充分研究的基础上,设计甲板机器人状态监测系统,并设计系统传感信息采集的硬件结构。构建基于虚拟现实技术的机器人工作状态智能监控系统,对系统中的碰撞检测技术以及虚拟交互实现方法进行分析。通过将机器人的状态实时反馈到虚拟场景中,有效实现操作者和机器人之间的实时交互,实现在线操控监测和离线教学的功能。     

变载荷下船舶动力机械钢丝绳减震装置设计

传统船舶动力机械钢丝绳减震装置,存在变载荷环境下的减震系数控制误差较大的问题,导致状态整体减震效果降低。为了解决上述问题,提出变载荷下船舶动力机械钢丝绳减震装置设计。装置设计主要分为结构硬件设计部分与减震控制算法设计部分:结构硬件指PID控制器功能结构设计,框架采用PID隔震控制器结构,利用多种数据传感单元构建PID控制器;软件部分由隔震变量应用环境算法与PID模糊控制算法两部分。分别对控制器应用环境与控制精度进行针对性优化计算,从而实现准确控制不同变载荷环境下的减震系数,达到最佳的减震效果。通过实例数据比对发现,采用设计装置的减震曲线相较传统减震装置的减震曲线,平滑度更好,且没有畸变现象的出现,证明控制精准度与稳定性良好。     

船舶海上航行路径三维虚拟系统设计

传统的船舶海上航行路径三维虚拟系统存在着虚拟清晰度低的缺陷,为此提出船舶海上航行路径三维虚拟系统设计。船舶海上航行路径三维虚拟系统硬件设计包括船舶海上航行路径数据信息采集单元、三维虚拟设备单元与通信单元,软件设计包括三维虚拟场景设计、船舶海上航行路径数据信息库设计与船舶海上航行路径三维虚拟设计,通过硬件与软件设计实现了船舶海上航行路径三维虚拟系统的运行。通过实验得到,设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟清晰度比传统系统高出28%,说明设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟效果更好。     

基于大数据分析的船舶出海频率预测模型研究

传统船舶频率预测模型存在预测量与实际出海频率值差值较大的问题,通过分析发现,传统预测模型对频率干扰系数的应用缺乏灵活性,无法自适应匹配频率干扰系数值。针对问题根源,提出大数据分析的船舶出海频率预测模型。利用大数据分析算法,对船舶出海频率目标量进行最优量锁定;根据最优目标函数构建频率预测模型,并针对模型相关量进行大数据干扰系数自适应过滤,将静态频率干扰系数转换为动态频率干扰系数。最后通过定义预测任务参量,完成预测模型输出预测量的精度优化。通过与传统预测模型的仿真数据测试表明,设计模型能够将预测误差控制在0.8差值范围内,解决传统预测模型误差大于1.5差值的问题。