舰船水压场信号的小波能谱估计与支持向量机联合检测

针对舰船水压场和海浪水压场在频率成分上的差别,提出了小波能谱估计和支持向量机多步预测检测的舰船水压场检测方法.使用滑动加窗信号的低频小波能谱估计值作为新的检测序列,提高了被检测信号的信噪比,使用支持向量机对其进行多步预测滤波检测,并使用实测的数据进行了验证.在海浪水压场为5级海况的情况下(信噪比约为-23 dB),准确可靠的检测到了目标信号,较大的提高了舰船水压信号的检测水平.     

神经网络在船舶水压场信号检测中的应用

在现代战争中,各种水声探测设备被开发出来,用于对我方船只和敌对船只的监测。这些水声设备的基本原理都类似,即基于对水压场的探测,获得目标物的信号特征,并由此甄别出目标物的运动状态。如今人工智能的应用,极大提高了水压场信号的检测水平。本文重点研究舰船水压场的信号检测技术,并基于神经网络算法对舰船的水压场模型进行分析。通过对水压场信号的分析,获得舰船模型的水压场数据。利用Autodyn软件对模拟船舶的水压场状态进行仿真,给出压力强度变化曲线。     

舰船水压场频域检测的环境干扰特性分析

舰船水压场以其难于人工模拟性,被作为舰船的重要目标特性广泛应用于水中目标检测中,而对其进行频域检测又是最常用的舰船水压场信号检测方法。复杂多变的海洋环境中,诸多因素都对舰船水压场信号的频域检测性能产生显著影响,文章对在我国沿海不同海域获得的大量环境水压场数据进行分析,得到影响舰船水压场信号频域检测的主要因素,为水中目标探测器设计提供参考。     

基于三元阵的舰船水压场微弱信号检测方法研究

利用三元阵水压场同步测试系统一次海上实船水压场测试试验的三阵元数据开展了低信噪比实船水压场的特征提取和检测方法研究.结合三阵元,分别采用了自适应滤波方法和功率谱估计方法对所获得的试验数据进行分析处理.结果证明,基于自适应滤波和基于功率谱估计的三阵元联合浮动门限能量检测方法能有效抵消噪声干扰,所设计的浮动门限随海浪背景噪声的变化而调整,具有很好的适应性,能在低信噪比下达到较高的信号检测率.     

RBF神经网络混沌背景下微弱信号检测方法研究

船舶信号检测系统在检测水场压力值等信号时,会遇到海浪、强风等较强的噪声干扰。为了有效降低信噪比,提取微弱信号,本文提出基于RBF神经网络的混沌背景下微弱信号的检测方法。该微弱信号检测方法基于混沌动力学和静力学原理,利用RBF神经网络算法将敏感程度高的混沌振子与RBF神经网络拓扑结构相结合,构建抗干扰能力强、接收信号能力强的微弱信号检测系统。     

在舰船水压场中利用自回归模型滤波实时检测信号

本文主要研究从海洋背景中进行舰船水压信号的实时监测。首先建立海浪水压力场的自回归模型及滤波器,然后通过自回归参数模型系数法进行舰船水压信号的特征提取,最后利用滑动检测法实现信号的实时检测。通过实际采集到的数据对检测法进行验证。实验结果表明,本文算法实现简单,在信噪比较低的情况下,能够起到良好的检测效果。     

基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法

针对海浪干扰下船舶控制系统存在的无效舵问题以及风、流干扰下观测器存在的静差问题,提出一种基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法。该方法首先对船舶一阶Nomoto模型进行离散化,基于带遗忘因子的最小二乘法对模型中的参数进行辨识;以海浪二阶传递函数与一阶Nomoto模型建立用于海浪滤波的四阶状态方程,并以Nomoto模型中环境干扰与未建模动态组成的综合干扰项为扩张状态建立五阶状态方程,基于卡尔曼滤波算法设计海浪滤波器,在实现海浪滤波的同时消除干扰环境下状态观测静差问题。仿真结果表明,本文提出的海浪滤波算法能够有效的滤除船舶航向的高频信号并正确的估计出船舶的运动状态,显著减少了船舶航行时的无效舵问题。     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型研究

针对传统船舶发动机故障检测数学模型故障检测速率较低的问题,提出一种海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型,在海浪载荷干扰下对船舶发动机进行振动测量,提取船舶发动机的时域故障特征,通过测量获取船舶发动机转子系统的3阶、2阶、1阶临界转速以及轴向转子的固有频率,对船舶发动机的频域故障特征进行提取,利用获取的时域故障特征数据与频域故障特征数据建立船舶发动机的故障检测数学模型,实现船舶发动机的故障检测。为了验证建立的数学模型的故障检测速率较高,将该模型与基于线性分段方法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常检测算法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常子序列的船舶发动机故障检测数学模型进行对比实验,实验结果证明该模型的故障检测速率最高,说明该模型更适用于船舶发动机的故障检测。     

深海船微弱水压场中的信号测量技术研究

大型船舶在航海过程中会使周围海域压力场发生变化,压力大小与船舶航行速率、吨位大小及气候环境相关,水压场测量技术是舰船动力系统的重要研究领域之一。三元阵列是测量深海领域船舶微弱水压场的主流技术,通过压力传感器采集水压数据,随后进行算法处理,得到的压力值精确度高,且算法实时性较好,得到了较为广泛的应用。本文分析深海船微弱水压测量压力,利用三元阵列技术给出船舶微弱水压场特征值的提取方法,最后进行仿真。     

基于数值和实验方法的非透浪梳式防波堤的水动力学特性研究

采用源函数造波法建立了三维数值波浪水槽模型,模拟了不同随机种子数(NW)下的随机波浪,与目标谱对比的结果证明当NW=200时,采用文中的数值方法可以得到较好的模拟精度;建立了随机波浪对一种非透浪梳式防波堤作用的数值模型,通过数值模拟结果和实验结果的比较,验证了该数值模型的有效性。对该非透浪的梳式防波堤的水力学特性进行了实验研究,并应用上述数值方法对结构的所受冲击波浪力机理进行了分析,数值结果证明在该结构的危险水位下,由结构的翼板和胸墙下底板所构成的异型空腔结构是导致翼板上产生较大冲击压力的主要因素。在此基础上,为了消减翼板的冲击压力,提出一种改进的结构型式,最后对该改进结构的翼板上波浪力特性和波浪反射系数进行了实验研究。     

浅水超临界航速舰船水压场数值计算

文章基于浅水波动势流理论和薄船假定,建立了浅水超临界航速舰船水压场理论模型。采用有限差分方法,对不同宽度航道下浅水超临界航速舰船水压场进行了数值计算。分析了航道岸壁、水深佛鲁德数、色散效应对舰船水压场的影响。通过与傅里叶积分变换法以及实验结果进行比对,表明了所建立的舰船水压场理论模型与计算方法吻合得较好。     

小波变换在地震波勘探中的应用

针对利用地震波场对目标进行探测问题,研究了利用地震波勘探的基本原理,提出了采用小波变换对地震波信号进行降噪的方法,通过与传统的经典滤波方法相比,小波变换降噪方法在去除掉高频噪声的同时保留了信号的高频成分,是一种比傅立叶变换更有效的降噪方法。对比了几种小波去噪的方法,从不同的性能指标中优化出针对地震波信号的环境特点最为有效的降噪方法,从而达到有效提取有用信号并探测目标的目的。     

一种基于APDL语言的船舶波浪压力自动加载方法

针对全船结构强度直接计算中,波浪加载较为麻烦的问题,提出了一种ANSYS环境下的波浪压力自动加载的方法。该方法将三维水动力程序计算的船体表面的波浪压力经过插值算法转换到有限元结构单元上,压力数据文件读入ANSYS实现了自动加载。最后,利用该自动加载方法对一艘穿浪双体船进行加载。结果表明,该方法将波浪载荷计算和结构强度分...     

Efficient time-domain approach for hydroelastic-structural analysis including hydrodynamic pressure distribution on a moored SFT

This study investigates the hydroelastic analysis of a moored SFT (submerged floating tunnel) and the corresponding hydrodynamic pressure distribution under wave excitations. Time-domain discrete-module-beam (DMB) method, in which an elastic structure is modeled by multiple sub-bodies with beam elements, is employed to express the deformable tunnel with multiple mooring lines. Moreover, the top-down scheme is also adopted for detailed structure analyses with less computational cost, which applies the calculated hydrodynamic pressure distribution over SFT's surface to the three-dimensional finite element model. The hydrodynamic pressure includes both wave-induced diffraction pressure and motion-induced radiation pressure. For the validation of the developed numerical approach, comparisons are made with computationally intensive hydroelastic-structural direct-coupled method, two-dimensional wave flume experiment, and independently developed inhouse moored-SFT-simulation program. Furthermore, the influences of flexural motions with buoyancy-weight ratio (BWR) (or bending stiffness) and regular/irregular wave conditions on the dynamic pressure distribution and the resulting local stresses are investigated.     

并靠两浮体上的波浪漂移力(英文)

An innovative hydrodynamic theory and numerical model were developed to help improve the efficiency, accuracy, and convergence of the numerical prediction of wave drift forces on two side-by-side deepwater floating bodies. The wave drift forces were expressed by the double integration of source strength and the corresponding Green function on the body surface, which is consistent with the far field formula based on momentum conservation and sharing the advantage of near field calculations providing the drift force on each body. Numerical results were validated through comparing the general far field model and pressure integral model, as well as the middle field model developed using the software HydroStar.     

基于高阶边界元法和波浪交互理论的三维相邻多浮体问题研究

在解决三维相邻多浮体的水动力问题时,正确处理各浮体之间的相互作用是分析计算的关键所在。文章分别运用高阶边界元法和波浪交互理论对一个由箱型浮体组成的三维多浮体问题进行求解,通过对比分析浮体所受波浪力和水下表面压力分布结果,验证两种方法计算结果的精确度,研究该模型的水动力特点;并通过改变各浮体之间的距离,寻求波浪交互理论在求解三维多浮体问题中的适用性,对该方法在浮体间距不满足限制条件时的计算结果进行解释。     

近岛礁地形影响下的浮式平台运动响应

近岛礁附近的地形一般呈现高低不平的状态,水深从几十米到几米不等。远场波浪向近岸传递过来时在礁盘上会经过复杂的演化,使得浮体附近的波浪呈现一定的非均匀性,不同于常规的长峰规则波,同时礁盘的起伏变化会对波浪中的浮体的运动产生影响,最终使得浮体在复杂地形下的水动力运动响应不同于一般均一水深下的浮体响应。该文通过建立浮体和礁盘地形的耦合水动力模型,计算了礁盘对浮体入射波力、绕射力、辐射水动力系数以及运动的影响,同时与水池模型试验对比了浮体运动,两者较为一致。研究表明复杂地形对浮体的水动力运动存在较大的影响,在某些周期附近会增大浮体的运动响应,因此需要理性考虑复杂地形对浮体的影响。     

小水线面双体船纵向运动控制系统的试验研究

提出了小水线面双体船纵向运动控制系统的数学模型,并建立了该系统的试验平台,开展了前后鳍静态和动态水动力特性试验,分别进行了无控船模和前后鳍控制船模在规则波中的耐波性试验.试验结果表明,所设计的前后鳍对该小水线面双体船具有可控性;由确定控制矩阵K的方法获得了初步优化的控制规律;经初步优化控制后的实船,在不规则波上的升沉和纵摇有义值分别下降26.9%和32.0%.