分析预测理论以及在空间位置探测数据处理中的应用(续四)--运动模式的识别技术

前面系列文章[1-3]将空间位置探测数据的处理问题转换成SSS^ 问题(单目标不同种类、不同精度，不同平台探测数据的处理问题，SSS问题是单平台单探测器单目标滤波问题)、关联技术^ (将来自相同或不同探测器、相同或不同平台的，相同或不同周期的同一个目标的探测数据构成一个集合的技术)、以及航迹融合技术；并证明了需要进行处理的探测数据可以根据其对应的空间位置序列是否来自相同的运动模式而分成三种类型；来自一个相同的运动模式类；来自两个不同相同的运动模式类；来自三个不相同的运动模式类(其中间的运动模式下的探测数据由于可能获得的探测数据数量有限，所以没有使用的价值)；以及SSS^ 问题在分析预测理论的处理方法与处理SSS的方法完全相同，唯一的区别在于获得构成约束的探测域的方式不同。本篇文章开始讨论SSS^ 数据的处理问题，SSS^ 处理技术包含三个部分，目标运动模式的识别技术(本篇讨论内容)，多项式与圆周运动模式的滤波技术(下一篇研究内容)，以及一般运动模式的滤波技术(第六篇主题)。在更加以后的文章里讨论关联技术^ 和航迹融合技术。本文集中讨论了，那些种类的目标运动模式的先验知识，如何获得这些目标识别的先验知识，以及在识别过程中如何使用这些先验知识。     

鳍结构对SWATH船纵向稳定性及运动性能的影响

针对保持SWATH船纵向运动稳定鳍的结构尺寸难以确定的特点，从实船对鳍的展长和弦长取值的约束条件出发，利用计算机仿真出SWATH船在40kn的航速范围内保持纵向运动稳定的鳍结构尺寸的变化范围，然后，从这一范围内确定出不同航速且具有一定运动性能要求的鳍尺寸变化范围。以此为基础仿真出了对应于不同航速SWATH船在静水中的升沉和纵摇运动性能指标的变化范围。结果表明，此方法直观、有效，能初步确定稳定鳍尺寸并分析静水中鳍尺寸对SWATH船运动性能影响。     

船模实验用小型平面运动机构的研究

对船模实验用小型平面运动机构的造型及运动综合与分析进行了研究，导出了运动方程和船模不同运动状态的条件。     

“中国制造”离赛场有多远

与其他体育项目不同，帆船赛展现的不仅是体育运动本身，同时也是一个国家的经济和科技实力，奥帆赛在青岛启幕，对于萌动的中国帆船运动和游艇产业，无疑是一大利好。乘着北京奥运会的东风，中国游艇产业正在扬帆远航。     

船舶浮冰区回转运动一体化数值分析

针对极地船舶浮冰区纯自航回转性能，以体积力代替螺旋桨，考虑船体、浮冰、流体、螺旋桨和舵等因素，采用计算流体力学（CFD）和离散元方法（DEM）进行浮冰区极地船冰载荷和回转运动性能求解，开展无冰水域、不同密集度浮冰水域的双桨双舵极地船的回转运动数值模拟，分析极地船冰载荷和运动特性。极地船在55%密集度浮冰区的回转直径约为无冰水域的1.60倍，在75%密集度浮冰区的回转直径约为无冰水域的1.88倍。极地船与浮冰碰撞是随机的，船体在回转过程中所承受的载荷及运动特性具有随机性。     

15 MW级大型漂浮式风力机运动特性

为了研究不同湍流模型、湍流度及不同风速作用下漂浮式风力机（FOWT）基础的运动特性，以国际能源署（IEA）公开的15MW级大型半潜式浮式风机为研究对象，采用OPENFAST软件对浮式风机进行全耦合时域仿真模拟，对平台的纵荡、纵摇和垂荡运动特性进行研究分析。研究发现：在正常湍流作用下，风速高于额定条件时，平台在压载水主动调节作用下使得纵荡更加稳定，但伴随着风速增大，其对平台纵摇和艏摇的影响越剧烈；在极端湍流作用下，风速低于额定条件时，风机运行效率低，而在高于额定条件时，艏摇运动幅值增大，纵摇和垂荡运动表现得更加稳定。     

蒸汽弹射器的动力学仿真研究

针对航母蒸汽弹射器，在对其受力及热力学分析的基础上，建立其动力学模型，利用MATLAB软件建立了仿真系统进行数值计算，得到舰载机运动加速度、速度的大小及其与位移的关系，其计算方法是可行的；对多种弹射工况进行了仿真分析，获得不同工况下舰载机的弹射起飞运动特性，为弹射器的设计提供了可选方法及参数。     

船舶超谐共振响应运动

由于船舶阻尼系数和恢复力矩的非线性，船舶大幅运动时横摇和纵摇耦合。各类船舶的纵摇固有频率接近横摇固有频率的两倍，存在基于动力学理论的2；1的内共振关系。本文考虑大幅波浪激励，建立了船舶横摇与纵摇耦合的非线性运动方程，针对纵摇和横摇频率存在2：1内共振关系以及波浪遭遇频率Ω等于1／4倍纵摇固有频率，采用多惊讶方法，求出了运动方程的摄动解，得到了横摇与纵摇超谐运动的时间历程响应，分析了产生超谐共振的条件。研究表明，在大幅波浪激励下，船舶将出现超谐共振响应，其运动特征是：横摇运动和纵摇运动均为两个不同频率谐波的迭加。横摇响应包括波浪遭遇频率谐波和横摇固有频率谐波；纵摇包括波浪遭遇频率谐波和纵摇固有频率谐波。两个谐波响应的迭加，使横摇和纵摇运动响应显著增加，并且横摇运动不再左右对称，针对算例进行了超谐运动响应计算，计算结果与本文的理论分析结论完全吻合。     

帆船赛，跨越八百年

毫无疑问，运动应该是每个人生活的一部分。有的运动，它所蕴含的精神不仅仅是休闲娱乐、冒险刺激，更是人类与自然的亲密接触。帆船运动便是如此。对每一位热爱运动的人而言，比赛才是他们更终极的目标和挑战。人类本能的挑战性和竞争性使竞技体育成为人们更深层的追求。比赛，让那些有共同爱好的人聚在一起，使运动得以传承。帆船赛便是如此。于是，当航海运动不断继续，帆船赛，开始了……     

基于ADAMS的水下扩展机构动力学仿真

为了分析水下扩展机构在不同驱动条件下的动态响应特性，本文建立了水下扩展机构的运动学模型和动力学模型，并利用ADAMS进行动力学仿真。通过仿真得到了水下扩展机构分别在恒速驱动与恒力驱动下，扩展臂的运动参数动态响应曲线，以及机构组成杆件运动副处的约束力随时间变化曲线。结果表明：在恒速驱动下，机构运动时间较长，到位时角速度较小机构能快速稳定；在恒力驱动下，机构动作较为平稳且运动时间短，但角加速度变化复杂，到位时角速度较大，到位后有震荡运动产生。本文的研究为后续驱动控制系统的设计提供理论基础，具有重要的工程实际价值。     

随机海况下的非线性船舶横摇和倾覆

本文考虑波浪的随机性和船舶恢复力矩及阻尼的非线性，提出了船舶在随机海浪上航行时的横摇运动方程，根据非线性随机动力学的理论和方法，提出了时域横摇非线性随机运动计算方法，研究了横摇的非线性和随机动力学行为，并对实船在不同有义波高下的动力响应进行了计算，算例表明本文提出的方法是可行的。     

船舶操纵运动智能控制的实时仿真研究

本文以“mariner”型船为例，建立了外界干扰下的船舶操纵运动数学模型，并将模糊控制理论应用于船舶操纵运动自适应控制，如用该船型可以对船舶在各种风，流状态的运动性能进行仿真，同时选用不同的模糊控制参数建立相应的合理的模糊控制规则，可以实现船舶在风，海流条件下保持航向，航线以及改变航向，航线的模糊控制仿真。     

机种机型运动参数识别的可能必和需要解决的问题

在水面舰艇和空中飞机的对抗过程中，由于飞机运动速度快，机动性能好，体积小，数量多，攻击方式的多样性，所以，舰机对抗中的舰艇，处于劣势，具有较大的危险。因此，为了在舰机对抗的情况下生存了并取得了胜利，舰艇的指挥２员必须制定出一系列合理的决策，而空中飞机的机种机型是制定决策的一个重要依据之一，本文根据不同机种机型具有没的运动性能和参数，分析了运动参数识别机种机型的可能性，以及需要解决的问题，并对解决的     

超高速滑行艇在顶浪规则波中的运动特性

滑行艇在高速波浪透行中要求承受极大的波浪载荷和冲击作用力，在恶劣海情下，滑行艇会产生特别激烈的运动，在拖曳水池测得的规则波顶浪说明，这类超高速航行船舶的傅汝德数在2.0-5.0之间，结果表明，船舶运动可划分为一些不同类型的运动，如线性运动，有飞跃和无飞跃的非线性运动，每种类型运动地衡准要根据艇航行状态，傅汝德数，波浪周期及浪高等而定，研究还表明，根据现有基于势论的理论方法和所提出的方法，这些方法中某些水动力值由试验数据所代替，这些方法可应用于滑行艇在超高速时估算艇运动并与测量值进行比较。     

大型穿浪内倾船型耐波性能研究

针对大型穿浪内倾船型的波浪中航行性能，采用基于势流理论的切片方法，分析六级海况下的船体纵摇、升沉运动的时历曲线，获取不同船长、波长比下的运动响应函数，通过对比计算和试验数据，发现针对该船型，计算方法能够满足工程开发精度要求。     

转舵速度对船舶操纵性影响研究

采用MMG分离式水动力模型作为船舶操纵运动数学模型，编写MATLAB程序进行操纵性仿真预报，结合一艘双桨双舵船舶在设计航速下的定常回转运动进行了数值模拟，分析了船在不同转舵速度的回转运动轨迹和相应参数，进而得出转舵速度对船舶操纵性的影响规律。     

无序钉扎超导体中磁通运动的模拟研究

用分子动力学方法模拟计算了二维无序钉扎系统中磁通的运动。给出了在不同磁通密度、钉扎强度和驱动电流下，磁通运动的各种行为。研究表明，磁通晶格的钉扎相、塑性流相、近品流相和运动玻璃相与磁通密度、钉扎强度和驱动电流都有密切的关系。     

随浪规则波中ONR内倾船纯稳性丧失黏流模拟方法研究

纯稳性丧失作为5种典型的船舶在波浪中运动失稳的模式之一，是波峰位于船舯时复原力显著减小而导致船舶大幅横摇甚至倾覆的运动失稳现象。论文采用STAR-CCM+商业软件，模拟全附体ONR内倾船在随浪下的纯稳性丧失现象。数值模拟中采用重叠网格技术实现船-桨-舵耦合的多体运动求解，通过速度边界条件进行造波，采用欧拉叠加模型进行消波，考虑了实船螺旋桨的旋转因素，对舵进行自动控制来实现航向的稳定。模拟了ONR内倾船在不同航速下发生纯稳性丧失导致大幅横摇甚至倾覆的过程，并与试验结果进行了对比，最大横摇幅值的计算值与试验值趋势一致。分析了在不同航速下舭龙骨、桨、舵等附体力和力矩的变化。论文建立的CFD数值模拟方法，为更加细致地分析波浪中纯稳性丧失的运动现象提供了技术支撑，为后续势流方法中的螺旋桨、舵等附体力学模型的改进提供了参考。     

新型圆筒型FPSO运动抑制结构的优化设计

针对圆筒型浮式生产储卸油装置（FPSO）垂荡运动性能较差等问题，设计具有通海形式的延伸筒体与减动结构的新型圆筒型FPSO。通过建立水动力分析模型，对不同运动抑制结构模型的垂荡与纵摇的固有周期和运动响应幅值算子（RAO）进行数值计算，对运动抑制结构型式的延伸筒体和阻尼孔进行优化设计。在时域耦合分析中，结合我国南海环境，通过设计合理的系泊系统，得到新型圆筒型FPSO的运动的响应历程，并对系泊系统进行安全校核。结果表明，延伸筒体高15 m、阻尼孔直径1.0 m为优化后的构型，该构型能节约成本、满足项目设计要求以及南海百年一遇的生存工况。     

高速旋回潜体对差动舵角运动响应研究

分离式舵不同操舵方式可产生差动舵角,目前,针对差动舵角对高速机动潜体的旋回运动特性研究尚未完全展开。为此,本文以分离式舵6DOF运动方程为基础,研究差动舵角对高速旋回潜体运动姿态、特别是横倾的控制能力,比较不同差动舵角对潜体定深、变深运动姿态的影响。研究结果表明,差动舵角对于潜体高速旋回时的运动姿态、特别是横倾有较强的控制、抑制能力。