航道水底地形建模比较研究

本文论述当前航道多波束水深测量数据特点、DEM结构模型以及建模方法,选择了格网DEM作为航道水底建模数据格式;然后依托Arc GIS平台内嵌的两种国内外广泛应用的建立格网DEM的方法—由TIN(不规则三角网)生成格网DEM和基于ANUDEM生成格网DEM,对长江某段航道进行了水底DEM构建;最后通过回放两类方法生成DEM的等深线与现有的等深线对比,分析了其精度。     

水深三角网的快速构建及优化算法

Delaunay三角网目前被广泛用于等深线绘制,但存在将浅水区划入深水区的可能性,形成不合理的海底地形走势,从而对舰船航行安全构成危险。讨论了快速构建水深三角网的基本策略,如网格划分、逐点插入法、Delaunay子三角网的合并,提出了浅点相割算法。此算法通过比较相邻三角形顶点水深,对Delaunay三角网进行局部优化,构建合理的、符合航行安全原则的等深线。通过实例分析,证明本文所提算法是切实可行的。     

基于ArcGIS平台的等深线流程化生成及应用

等深线是反映航道通航尺度、标志航道深度、衡量电子航道图质量的较为重要因素之一。面向项目建设实际需求和复杂水域情况,基于ArcGIS平台,本文提出了等深线流程化生成的方法,实现了等深线快速生成,解决了复杂水域等深线穿岛等问题。通过具体项目试验,验证了该方法流程的有效性和可行性,在电子航道图生产方面具有一定的应用价值。     

基于Google Earth数据的水运工程数字地形快速构建方法

数字地形的构建是实现可视化的重要组成部分。针对构建难度大、耗时长等问题,提出基于谷歌地球(Google Earth,GE)的数字地形数据快速获取方法和基于地理信息系统(GIS)的二维图纸精细化数字地形数据获取方法。通过不规则三角网(TIN)建模原理与GIS可视化技术,实现了数字高程模型快速构建方法;结合Arc GIS与91卫图软件,根据研究区域重要性,建立了不同精度的数字地形;并以松花江干流汤原区段堤防工程为例,构建了研究区域的数字地形,验证了本文所提出方法的可靠性和实用性。     

港口开发建设对田湾核电站取水工程的影响

建立了基于不规则三角形网格潮流泥沙数学模型,在对模型进行充分验证的基础上,对连云港港口扩建(旗台港区建设)规划方案和埒子口港区规划对田湾核电站已建取水工程的影响进行了数值模拟研究,计算了取水口附近滩面的冲淤变化和等深线位移。研究结果表明:连云港港口扩建及埒子口港区规划实施后,已建的田湾核电站取水明渠口门附近水域变成泥沙淤积环境,滩面将会淤高,设计的取水口门水深等深线将会外移,核电站正常取水将会受到影响。     

港口工程水深测量中的不规则区域、任意方向、不等尺度网格法追踪等深线研究

规则网格法是计算机绘制等值线的常用方法之一。在港口工程水深测量中,由于水深处理的特殊要求,可能会遇到常规的绘制等值线方法难以解决的问题,如等深线向浅水方向拓展、制图区域的不规则性、水深网格方向的任意性以及网格的不等尺度性。文章提出了浅点相近算法,从而解决了网格法追踪等深线的多义性及向浅水区拓展等问题;为了解决制图区域的不规则性,采用了虚节点标识、双向追踪等措施;为了解决水深网格的任意方向与不等尺度性,提出了采用基于旋转变换和比例变换的方法。理论分析和实际应用证明,文章所提方法在解决等深线的多义性、不规则边界、任意方向、不等尺度等问题上是有效的,能满足港口工程水深测量中等深线绘制的需要。     

基于Delaunay三角网的大规模航道地形构建及疏密控制*

针对大规模航道地形绘制效率低等问题，通过离散航道水深数据构建地形三角网格，借鉴LOD思想对网格进行疏密控制与显示。采用一种基于Delaunay三角网的方法构建航道地形，利用alpha-shapes边界提取方法对Delaunay三角网进行优化；提出利用网格划分法控制网格的疏密，通过比较克里金插值模型的拟合效果选择适合的变异模型，解决水深点采样不足、场景绘制效率低等问题。应用结果表明，上述方法可用于大规模航道地形的实时绘制。     

一种建立海底格网数字高程模型的插值方法

自然邻点插值性能优良,但不适用于约束域,为建立与矢量电子海图对应的海底格网数字高程模型,把协调Delaunay三角剖分的思想融人自然邻点插值,提出协调自然邻点插值算法,简化了构建二阶约束Voronoi单元的过程.采用真实海图进行试验,由矢量海图中的水深要素和海岸线岛屿要素构建海底规则格网数字高程模型.经试验对比,协调自然邻点插值在细节反映能力优于不规则三角网插值,是一种可用于二维约束域插值问题的方法.     

船舶在长峰不规则波中顶浪纵向运动的数值模拟

结合已有的耐波性研究成果,在基于粘性流理论,运用CFD方法成功构建长峰不规则波数值波浪水池的基础上,选择国际船模试验水池会议(ITTC)推荐瘦削型标准船模DTMB 5512作为试验对象,对船舶在长峰不规则波中纵向运动进行数值模拟,将数值模拟结果与势流理论计算结果进行比对,效果良好。     

应用数字高程模型推估河川沙石疏浚量可行性的评估

本研究利用数字高程模型法配合地理信息系统的不规则三角网及挖填计算功能[1]来推估河川沙石疏浚量,并进行数字高程模型推估沙石疏浚量可行性评估。     

基于CAD模型的船舶有限元建模方法

基于NX的三维CAD/CAE通用集成平台,提出一种基于CAD模型快速生成船舶结构有限元网格的方法,在CAD环境中将船舶中相交结构进行分割,建立相邻边的匹配关系,将CAD模型转换成多面体模型,在多面体模型中实现相交板架的缝合操作,最后生成有限元网格模型。以实际船舶模型为例进行测试,结果表明,该方法可以实现CAD模型与网格模型的自动关联,CAD曲面修改时网格模型可以自动更新,可有效提高网格的生成效率。     

基于交互式数字测试格式的系统设计

为有效地解决DTIF数据可读性差的问题,并可将测试开发人员人工分析的GO-NODO测试数据和基于故障字典的诊断数据直接转换为ATE设备所支持的DTIF文件,为此作为数字电路TPS开发的辅助工具,将有利于提高测试开发的效率;同时,也可以作为除LASAR和数字电路故障诊断测试集自动生成软件系统Octopus之外,另一种DTIF测试数据的生成工具。对有效提高数字电路板TPS开发效率具有现实意义。     

基于多媒体技术的舰船轨迹虚拟重构技术

对舰船轨迹的虚拟重构主要包括了对舰船模型和舰船尾流的三维视景仿真重构,为了提高舰船轨迹虚拟重构的逼真度,在多媒体视觉下,提出一种基于Vega prime和Multigen Creator建模的舰船轨迹虚拟重构技术,对获取的舰船船体数据和尾流数据进行数据加载和信息编译,在虚拟场景中根据场景状态信息和渲染指令进行海洋场景、舰船模型和尾流气泡模型的绘制。采用不规则三角网分割方法实现分区域三维重构和图像处理,实现舰船轨迹虚拟重构优化。仿真结果表明,采用该方法进行舰船轨迹虚拟重构和视景仿真的逼真性较好,图像渲染能力较强,具有较好的视觉效果。     

长江电子航道图可航水域动态计算模型研究*

基于长江电子航道图系统,研究可航水域动态计算的数学模型及算法,使其能够根据用户指定的船舶吃水需求,结合实时或预测水位,计算并更新可航水深范围,以辅助船舶驾驶员确定可航水域并选择合理航线。该研究的关键在于,如何基于航道水深数据特征选取合适的水深数据动态插值算法、TIN模型生成算法、等深线追踪算法、等深线光滑算法等。最后,依托ArcGIS的二次开发功能和空间分析工具,完成电子航道图可航水域动态计算工具集的研制。     

基于多智能体仿真的集装箱港口作业效率研究

集装箱港口生产作业系统是复杂的离散事件系统,数学建模方法难以构建针对整个系统的模型,而基于过程的仿真模型通常缺乏对设备调度的灵活性。为准确描述我国集装箱港口的作业流程,分析内卡配置数量对港口作业效率的影响,提出了基于事件驱动的集装箱港口多智能体(Multi-Agent)仿真模型。仿真结果表明:岸桥平均装卸效率(GCR)随着内卡数量的增加先急剧增加后缓慢增加,船舶平均等待时间(AWT)和平均在泊时间(AST)与岸桥平均装卸效率呈明显负相关关系。     

不同类型层冰载荷作用下船首结构响应研究

由于北极地区冰情复杂,分布着大量无规则浮冰,因此极地运输船在航行过程中难免会与冰区浮冰发生碰撞,引起船体结构响应。本文基于Ls-dyna软件构建船水冰全耦合模型,对极地运输船舶与规则层冰和不规则层冰发生碰撞分别开展数值模拟,对冰厚和航速2种不同工况条件下的船首结构损伤变形及碰撞力均值进行对比分析。研究发现,不规则层冰载荷下引起的船体结构响应更为剧烈,碰撞力均值更大,为北极冰区运输船的航行安全提供了参考。     

海上溢油应急时间满意度的应急选址模型研究

溢油事故应急反应的敏捷性与应急救援设施布局的合理性有着密切关系。根据海上溢油应急时间满意度这一重要因素,从覆盖问题角度对选址问题进行研究,构建了基于应急时间满意度的最大覆盖模型和基于应急时间满意度的集覆盖模型。研究结果表明,基于最短路径的选址问题在一定程度上能较好地解决溢油应急选址问题,但存在一定的局限性,而基于应急时间满意度的集覆盖模型对溢油应急管理而言具有更现实的意义。     

基于最短路径的复杂舰船网络抗毁性能分析

为了提高复杂舰船网络的生存能力,降低复杂舰船网络的路径开销,需要进行抗毁性设计,提出基于最短路径的复杂舰船网络抗毁性设计方法。采用不规则三角网模型对复杂舰船网络的区域结构分解和拓扑,进行舰船网络的路由探测算法设计,提高路由节点的通信覆盖率和冲突规避能力,采用能量均衡方法进行舰船网络节点的优化部署,以最短路径寻优准则进行复杂舰船网络抗毁性优化设计。测试结果表明,采用该方法进行复杂舰船网络设计,抗毁性能较好,网络的连通度提高,抗波动能力较强。     

波浪的方向谱分析技术研究

本文利用数值模拟的三维不规则波浪和实验室实测的数据，分别采用扩展的最大似然法(EMLM)和扩展的最大熵法(EMEP)，编制了相应的数值计算程序，通过数值计算对这两种三维不规则波浪的谱分析方法和不同的测试方法进行了对比分析。在数值模拟过程中采用了单叠加方法生成波浪的时域信号，并且加入了5％的正态噪声以使模拟的波浪特征量接近真实的测量值。结果表明：EMLM方法受测量误差的影响较大，给出的方向谱的估计值波动较大；而EMEP方法能够消除误差的影响，可以给出与真实的方向谱更为接近的估计值。     

基于累计特征提取和RCNN的滚动轴承剩余使用寿命预测

对轴承振动信号的累计特征进行提取,在此基础上提出基于循环卷积神经网络(Recurrent Convolutional Neural Network,RCNN)的滚动轴承剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测模型。该预测模型通过构建循环卷积层增强神经网络对时间依赖性的学习,通过变分推理量化RUL预测中RCNN的不确定性。通过试验将基于RCNN的滚动轴承RUL预测模型与回归预测模型的预测结果相对比,验证该基于RCNN的预测模型的有效性。