计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法

[目的]为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响,[方法]在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上,分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系,提出基于多属性效用理论和层次分析法(AHP)建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法,并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。[结果]结果表明,在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中(0级海况)作战能力的81.5%,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。[结论]该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力,为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。     

基于量子行为粒子群算法的可测试性设计方法

将量子行为粒子群算法用于复杂电子设备测试点选取问题中.该算法以最少的测试点、测试代价和最大的故障隔离率、检测率为目标定义粒子适应度函数,保证了算法的全局最优性能.仿真结果表明,与其他算法相比,量子行为粒子群算法提高了测试点选取的效率,能较好的保证其算法全局最优性能,为粒子群算法的改进和多目标优化问题提供了新的思路.     

舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算

[目的]舰船进气格栅的几何参数众多,对所有几何参数开展雷达波隐身性优化的计算成本过大,为此,需掌握格栅雷达散射截面(RCS)灵敏度较大的几何参数序列。[方法]以某典型舰船进气格栅为研究对象,开展进气格栅参数化建模、电磁散射计算参数设定和计算方法研究,利用中心有限差分方法计算各几何参数对屏蔽效率的灵敏度。[结果]获取了各几何参数下的雷达波散射特性变化规律和进气格栅隐身优化的几何参数序列,验证了构建的舰船进气格栅隐身性分析及灵敏度计算方法的合理性和可行性。[结论]分析计算结果可应用于舰船进气格栅的雷达波隐身优化设计中。     

水面舰船集防系统的超压值仿真分析

[目的]集体防护系统是水面舰船防护的重要组成部分。为解决水面舰船集防系统的超压值设定问题,[方法]通过理论分析集防系统的超压值,并建立国外某护卫舰的简化物理模型和数学模型,模拟不同风向和风速下全舰的压力分布,开展集防系统的超压值仿真分析。[结果]仿真结果表明,从舰艏到舰艉的压力分布极不均匀,其中桅杆处的正压力最高,之后迅速降低至负压,且逐渐增加的负压一直延续到舰艉;全舰超压值的设定受风向和航速的影响,应根据压力分布对超压值进行分段设置。[结论]研究成果可为我国水面舰船集防系统的超压值设置和优化设计提供数据参考。     

基于碰撞检测的舰艇作战计划仿真方法研究

针对舰艇作战计划仿真适用于离散事件系统仿真的特点,介绍了离散事件系统的仿真策略,分析了不同策略的侧重点,结合海战特点选取了适合舰艇作战计划的仿真策略。对舰艇作战计划仿真进行离散事件的分类,研究不同事件类型下的时间确定方法,其中重点阐述了通过"碰撞检测"算法,计算舰艇作战中重要条件事件发生时间的方法。在此方法基础上,结合舰艇作战流程给出了方法的应用分析。提供一种可提高舰艇作战计划仿真效率的可行方法。     

基于碰撞检测的舰艇作战计划仿真方法研究

针对舰艇作战计划仿真适用于离散事件系统仿真的特点,介绍了离散事件系统的仿真策略,分析了不同策略的侧重点,结合海战特点选取了适合舰艇作战计划的仿真策略。对舰艇作战计划仿真进行离散事件的分类,研究不同事件类型下的时间确定方法,其中重点阐述了通过"碰撞检测"算法,计算舰艇作战中重要条件事件发生时间的方法。在此方法基础上,结合舰艇作战流程给出了方法的应用分析。提供一种可提高舰艇作战计划仿真效率的可行方法。     

舰船动力装置多学科集成设计优化方法

[目的]在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。[方法]建立舰船动力装置多学科集成优化设计系统框架,并对动力装置多学科优化技术、现代设计工具技术、协同仿真、支撑环境、设计软件开发等关键技术进行深入研究。[结果]给出了有效的解决方案。[结论]研究成果能为开展舰船主动力装置多学科集成设计优化提供一定的参考,同时为舰船动力装置设计水平的提高奠定一定的基础。     

AUV cluster path planning based on improved RRT* algorithm北大核心CSCD

[目的]针对微小型欠驱动自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)集群控制问题,设计一种基于改进RRT^(*)算法的编队控制策略。[方法]RRT^(*)算法规划的路径陡变难以跟踪且收敛速度较慢,针对该问题提出改进方法。首先加入偏置函数使随机采样点靠近目标点,然后采用Dubins曲线平滑连接采样点,通过在可变半径范围内重新布线,并设计有关曲线长度与避障的代价函数,选择最优路径。依据代价和最小值为多AUV分配集结点,协调多AUV速度完成最小集结时间约束,随后设计基于Dubins路径的分段向量场构造方法,使得多AUV跟踪规划路径,到达目标集结点时速度与方向保持一致。[结果]仿真结果表明,多AUV编队平均路径长度缩短26.6%,平均集结时间缩短21.7%。[结论]该算法路径规划质量高,可顺利完成编队集结任务。     

基于特征优化和机器学习算法的舰船网络非法入侵行为识别

舰船网络非法入侵行为识别受到识别算法的影响,使得误检率较高。因此,提出特征优化和机器学习算法的舰船网络非法入侵行为识别方法设计。采用自适应遗传算法,完成舰船网络数据特征优化处理,有效提升了识别效率。以SVM算法为核心设计行为分类算法,完成舰船网络数据的分类。最后,通过构建网络非法入侵行为识别模型,实现非法入侵行为的准确识别。实验结果表明:从单一类型非法入侵行为识别结果分析,本文方法的平均误检率相比传统方法降低了4.8%,8.69%;从多种类型非法入侵行为识别结果分析,本文方法将平均误检率分别降低了10.02%、10.74%。     

基于相关性模型的舰船系统测试性建模与分析

本文提出一种基于相关性模型的舰船系统级产品的测试性建模与分析方法。该方法通过建立产品任务模型、相关性图示模型等,利用一阶相关性列矢量法求解产品的相关性数学模型,进而建立产品诊断树和进行测试性预计,并为优化产品诊断策略提供建议。同时,根据舰用燃气轮机滑油系统组成和任务特征,建立其典型任务模型并进行精简,并在此基础上进行测试性建模、诊断树建立、测试性预计以及诊断策略优化等工作,为舰船系统级产品的测试性建模、分析和诊断策略研究提供新思路和手段。     

基于相关性模型的舰船系统测试性建模与分析

本文提出一种基于相关性模型的舰船系统级产品的测试性建模与分析方法.该方法通过建立产品任务模型、相关性图示模型等,利用一阶相关性列矢量法求解产品的相关性数学模型,进而建立产品诊断树和进行测试性预计,并为优化产品诊断策略提供建议.同时,根据舰用燃气轮机滑油系统组成和任务特征,建立其典型任务模型并进行精简,并在此基础上进行测试性建模、诊断树建立、测试性预计以及诊断策略优化等工作,为舰船系统级产品的测试性建模、分析和诊断策略研究提供新思路和手段.     

基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略

[目的]针对舰船移动平台光伏系统的输出功率不稳定问题和负载突加/突卸所导致的功率波动问题,提出基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略。[方法]针对传统限值管理方法的不足,根据超级电容荷电状态所在的不同分区自适应调整滤波时间常数,从而实现混合储能系统功率的优化分配,同时分析各个变换器的控制策略和工作模式。[结果]Matlab仿真结果和工程测试结果表明:该能量管理方案和变换器控制策略可以有效地改善混合储能系统的过充或过放问题,不仅可以保证直流母线电压的稳定性,还可以提高系统的动态响应性和协调性。[结论]研究成果可为移动平台光伏系统的能量管理提供参考。     

信噪比约束下舰船局域网络信号滤波算法研究

针对舰船局域网络信号的传输,采用回归法和伪迹减法无法消除噪声影响,导致信号传输效果较差,为了解决该问题,提出了信噪比约束下的小波分解重构滤波算法。通过分析脉冲回波中目标信号分布特性,可有效区分正常信号和受到噪声影响信号波形。设计离散序列小波分解流程,处理受到噪声影响的离散信号,使其输出主要信息,并获取信噪比增益,有效分离低频信号与噪声,由此完成舰船局域网络信号滤波算法研究。通过实验结果可知,该算法最高滤除效率可达到90%,保证舰船局域网络信号高效传输。     

排水型水面舰船尾板参数优化设计

[目的]尾板设计一般追求高速减阻,对于同时以巡航和设计航速为优化目标的水面舰船尾板设计,其航速覆盖范围广,需重点对尾板参数的选取予以研究。[方法]采用计及航行姿态的粘性兴波流场数值模拟与模型试验验证相结合的设计方法,开展尾板多工况参数化优化设计。通过多方案数值仿真与阻力、自航模型试验的对比分析,总结得出尾板长度和下反角对于排水型水面舰船巡航和设计航速减阻节能的影响规律,并对CFD数值模拟结果的有效性进行初步的分析验证。[结果]结果表明,通过对尾板参数的优化,巡航航速约可节能3%,设计航速约可节能5%,达到了巡航和最大航速同时实现减阻节能的设计目标。[结论]所做研究可为后续排水型水面舰船尾板参数的优化设计提供理论支撑。     

柴燃联合动力装置非对称主机推进工作制的仿真研究

[目的]当舰船柴燃联合动力装置(CODOG)因作战而导致某台主机发生故障时,如何使其保持较好的推进性能,对于该推进系统的应急使用具有重要意义。[方法]在Simulink环境下采用模块化建模思想构建"船—机—桨—舵"系统的仿真模型,提出CODOG双轴非对称主机推进的应急运行模式,并对该运行模式进行仿真。[结结果]仿真结果表明:若额定工况下2台主机无法同时工作,可通过调整2部调距桨的螺距使其中一台主机在额定工况运行,另一台主机则采取部分负荷运行;若要保证高航速,应使燃气轮机产生额定功率,此时柴油机对应的调距桨的螺距应保持在最大值附近;在最高航速下可达到设计航速的84.4%,舰船的快速性要优于采用燃气轮机单轴推进模式。[结论]研究结果对CODOG动力装置的设计具有一定的参考价值。     

某舰用变压器在线监测与故障诊断系统研究

[目的]舰船变压器是大型舰船综合电力系统安全、稳定、可靠运行的关键,故应避免出现严重故障。[方法]基于高级精简指令集计算机(ARM),构建变压器状态在线监测与故障诊断系统。通过抗干扰和数据处理,用以保证实时、可靠、准确地获取运行状态数据;通过诊断系统数据分析,以准确预测和判断故障类型并报警,从而保证系统及时动作以防止故障扩大化;通过屏幕化显示,用以提高调度员对变压器运行状态的准确把握能力。[结果]Multisim仿真建模分析与现场运行测试结果表明:该系统可以准确采集变压器的运行状态数据,判断故障类型,并实时反馈给集控中心,从而制定合理的控制策略和规划调度方案,保证舰船综合电力系统正常工作。[结论]研究成果可为舰用变压器在线监测与故障诊断提供参考。     

复合材料舵固有频率优化设计

[目的]舰船舵体结构在舰船航行中不可避免地会发生振动,有必要通过合理的优化设计来使舵体结构的一阶固有频率避开其工作频率。[方法]为此,从3个方面讨论复合材料舵一阶固有频率的优化设计问题,基于有限元软件ABAQUS完成复合材料舵的仿真分析,并在给定初始设计参数后再计算初始的一阶固有频率。首先,开展骨架布局的规律分析,通过对照10组骨架布局形式下的固有频率大小,确定较优的骨架形式;然后,基于Isight优化软件,运用梯度算法NLPQL对纵、横骨架厚度进行优化分析;之后,同样采用Isight软件,基于LSGRG算法对蒙皮的铺层厚度进行优化;最后,通过对照10种铺层顺序形式,确定较优的铺层顺序。[结果]优化计算结果显示,复合材料舵的一阶固有频率相比初始方案提升了169.19%,同时重量下降了16.63%。[结论]表明所采用的优化思路和方法对于复合材料舵一阶固有频率的优化是可行的,并能获得令人满意的设计方案。     

基于极短期运动预报的舰载机着舰过程仿真分析

[目的]舰载机着舰过程是其整个飞行过程中的一个关键环节,由于受到舰船运动的影响,技术难度较大。[方法]基于舰船极短期运动预报,开展舰载机着舰过程的仿真研究。首先,基于传统的舰船极短期运动预报方法,采用波形匹配和仿射变换,提出一种最优预报算法的确定方法;然后,建立基于光波束导引的舰载机着舰导引系统模型,并提出3个衡量着舰导引系统性能的终端误差指标;最后,开展舰载机着舰过程的仿真研究,分析舰载机对光波束运动轨迹的跟踪偏差及落点分布,得到着舰终端误差。[结果]由仿真结果可知,舰载机的着舰点相对集中,大多位于理想着舰点范围内,着舰终端误差满足着舰引导系统规范的要求。[结论]研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

Calculation of vaulted magnetic field above ship using equivalent surface magnetic charge北大核心CSCD

[目的]为了获得舰船上方不同高度平面磁场数据,解决舰船上方拱顶磁场推算到平面磁场的问题,提出用面磁荷法进行舰船上方的磁场推算。[方法]从等效源理论出发,利用拱顶磁场数据进行反演建模,将舰船磁场等效为面磁荷产生的磁场,用面磁荷正演舰船上方的磁场。将面磁荷法推算出的磁场与舰船实际磁场进行对比,验证面磁荷法的可行性。[结果]通过数值仿真计算,舰船磁场垂直分量推算的相对均方根误差为0.44%;利用磁性船模进行实验分析,磁场垂直分量推算的相对均方根误差为7.64%。[结论]仿真和船模实验分析表明,利用面磁荷法进行磁场推算,其推算值与测量值较为吻合,推算的相对均方根误差较小,具有较高的精度,可用于实际工程计算。     

基于Bagging-GPR的舰船目标RCS频率外推技术北大核心CSCD

[目的]针对高频情况下使用传统仿真、实测方法获取舰船目标RCS受限的问题,提出一种结合引导聚集(Bagging)算法与基于谱混合协方差函数的高斯过程回归(GPR)模型的混合方法(Bagging-GPR),从而根据仿真和实测得到的低频段RCS数据,准确高效地外推高频段的RCS数据。[方法]首先,根据舰船目标低频段单站RCS数据,以重采样的方式获取训练子集,并使用基于谱混合协方差函数的GPR模型对各子集的RCS数据在频域上进行外推;然后,通过Bagging算法将各子集的外推结果进行混合,以进一步提高GPR的外推精度和鲁棒性;最后,分别在舰船模型的仿真数据集和实测数据集上对Bagging-GPR混合方法的性能予以试验验证。[结果]结果表明,Bagging-GPR可以实现实时外推,预测值与仿真值、实测值基本一致,均方根误差很小。[结论]所提方法具有较高的频域RCS数据外推精度和良好的鲁棒性,可为快速获取目标的高频RCS特征提供一种新的技术手段。