增强现实技术在船舶导助航领域的应用

为解决传统船舶导助航领域的难题,介绍增强现实技术(Augmented Reality,AR)的特点和应用及发展趋势,分析传统船舶导助航技术的现状和缺陷。在此基础上对AR技术在提升船舶导助航方面进行设想及分析,并提出其在船舶导助航应用上需解决的一些关键技术。     

船舶增强现实导航系统中计算机视觉技术的应用

航运的高速发展以及船舶航行的复杂环境对导航系统提出了更高的需求,传统的导航系统已经无法满足船舶航行的需求,增强现实和计算机视觉技术的发展,为实现船舶航行的安全化、智能化提供了坚实基础。本文根据传统船舶导航系统存在的不足,利用增强现实虚实融合的特点,结合计算机视觉技术,设计基于增强现实技术的船舶导航系统,并着重分析了导航系统中关键的距离测量、目标处理及检测方法,使得船舶安全、智能航行成为可能。     

基于增强现实的船舶机舱智能巡检技术研究

为了减少船舶机舱巡检过程中的人因失误,提高轮机员的单兵作业能力,以船舶机舱巡检任务为研究对象,提出了一种基于增强现实的船舶机舱智能巡检技术。针对机舱同类仪表识别率低的问题,融合蜣螂优化算法和目标检测算法,得到了一种全新的目标检测优化算法,实现了对机舱仪表的高精度识别和定位。通过构建船舶机舱的虚拟模型,利用任务系统的时序性和交互性,结合导航系统,实现了机舱导航和任务指引功能。试验证明,改进的蜣螂优化识别匹配算法在耗时和准确率方面均优于其他算法。在实际巡检效果方面,增强现实智能巡检规划的路线能够有效避免漏检现象,巡检准确率超过95%,有效提升了轮机员的巡检能力和效率。     

"北斗"陆基增强系统导航信号源的分析与设计

导航信号激励器是无线电导航系统的关键设备。简要介绍了通过建立陆基增强系统来提高"北斗"定位能力的技术方案,并对陆基增强系统扩频导航信号激励器进行了详细的分析与设计。利用直接频率合成(DDS)技术产生高精度、高稳定度的码时钟,并利用AD9854芯片特有功能实现BPSK调制;采用CPLD器件设计扩频伪码产生器及扩频调制器。文中还着重讨论了各陆基导航台时钟同步的几项关键技术。实测结果表明:所设计实现的导航信号激励器精度高、稳定性好;并且BPSK调制实现了较好的载波抑制,隐蔽性好、抗干扰能力强。     

一种新的自适应估计方法在组合导航系统中的应用

为解决未建模误差所引起的发散问题,组合导航系统常采用多模型卡尔曼滤波器,但采用多模型卡尔曼滤波器时不能给出滤波参数.为此,提出了一种新的基于遗传算法的自适应多模估计方法,该方法利用遗传算法获取最优滤波参数,然后以获取的参数进行状态估计.仿真结果表明,该方法不仅能够给出准确的状态估计值,还能较好地辨识出滤波参数的真实值.     

数据挖掘技术在海流要素辅助船舶导航中的应用研究

海流对船舶导航、航行安全影响较大.本文在对海流研究成果和海洋环境数据库进行深入研究的基础上,详细考察了船舶在航行过程中对海流信息的应用环境及需求.为提高业务化应用能力,采用模式分析等数据挖掘技术,提出了实测数据融合的技术方案,给出了海流要素辅助船舶导航的应用模式.最后,以电子海图系统为平台,初步建立了海流要素辅助航迹模拟、船位校正等应用系统.     

基于移动智能端增强现实技术的船舶辅机虚拟实验系统研究

为解决当前船舶辅机实时培训存在辅机设备体积庞大不易操作与实验空间有限等问题,随着增强现实技术(简称AR)的发展,文章介绍了1种基于AR的船舶辅机设备虚拟实验系统。该系统基于移动智能端及三维开发引擎Unity3D,实现在移动智能端对船舶辅机设备虚拟实验操作。该研究还解决了船舶辅机设备模型的优化、人机交互等问题,使得船舶辅机虚拟实验更加流畅,智能。研究结果表明,该实验系统的使用性很强,具有很好的适用与推广价值。     

海上监测图像去雾增强的交互式方法

雾天时图像对比度和颜色严重退化。为提高雾天海上舰船监测图像的质量,提出了一种海上图像去雾增强的交互式方法。方法结合海上图像的特点,改进原有的等景深模型和景深估计公式,获取图像每一点的近似深度信息,通过用户指定区域得到大气光线值,最后根据雾天图像的光学成像模型,得到清晰图像。实验证明,该方法有效改善了海上雾天图像的质量,方法简便,能够满足一定的实用要求。     

船舶协同设计中应用系统集成方法研究

信息资源的交换与共享，是建立企业动态联盟和协同设计的关键环节。本文就现有的船舶设计制造异构环境下应用系统的集成方法进行分析比较研究，提出在船舶协同设计中利用XML技术实现应用系统的集成与信息共享。     

增强现实技术在船舶行业的应用

增强现实也称混合现实,通过利用计算机技术,将真实环境与虚拟物体融合叠加到同一个画面或空间中,是一种全新的人机交互技术,在多个行业领域中有着广泛应用。本文首先对增强现实系统中的虚实配准技术、显示技术、虚实融合技术、人机交互等关键技术进行分析,然后针对增强现实技术在船舶制造、舰船仿真、船舱驾驶等方面的应用和潜在应用进行深入研究。     

基于虚拟现实的导航试验系统

为了加快惯性导航系统的开发,设计了一种基于虚拟现实的惯导试验系统,用于捷联惯性导航系统设计及测试。详细介绍了系统的结构及功能组成,探讨了系统的虚拟现实建模方法和视景生成过程。并为系统建立了基于真实地形信息的三维地形,利用虚拟现实工具软件Vega完成了系统的视景仿真。结果表明该系统能使研究人员直观地考察导航过程、船体姿态,且画面逼真、流畅,为舰载捷联惯性导航系统的快速开发及算法的研究提供了有力的工具。     

船舶机舱虚拟现实仿真系统

提出并实现基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统.给出应用于船舶轮机仿真的虚拟立体视觉图象生成算法,研究了使用立体眼镜和立体头盔视觉设备的虚拟现实系统的实现.讨论了虚拟机舱漫游、虚拟船舶驾驶台和虚拟集控室等船舶仿真系统.     

基于增强现实技术的智能针灸系统的视觉处理

增强现实是把计算机产生的虚拟物体或其它信息整合成到用户看到的真实世界中的一种技术.本文简单地介绍了增强现实技术的概念,及所设计的基于增强现实技术的智能针灸系统,并详细介绍了采用双目视觉成像原理对该系统所进行视觉处理,以及基于特征的配准方法,通过实例证明,效果较好.     

船用捷联惯导系统在系泊状态下的快速初始对准方法

建立了捷联惯导系统的误差模型，并利用ＰＷＣＳ理论对系统模型进行了可观测性分析。在可观测性分析的基础上提出了一种估计方位失准角ψＵ的方法，从而大大缩短了系泊状态下初始对准时间，提高了对准速度。最后，通过计算机仿真证明了该方法的有效性。     

基于ECDIS系统的舰船天文导航系统的设计方案

本文提出并建立了一种新的舰船组合导航系统,即基于ＥＣＤＩＳ（电子海图）系统的舰船天文导航系统。设计了系统的总体框架结构,建立了系统中有关的数学模型,给出了系统的软件设计方法和具体实现。最后给出了一个用本系统定位的实际例题。研究结果表明,本系统的设计方案和数学模型合理有效,为解决天文导航的定位精度和自动化两个方面的难题提供了新的思路和重要的参考。     

不确定型层次分析法在航道通航环境风险评估中的应用

针对航道通航环境评估指标的复杂性、模糊性和不确定性,引入不确定层次分析法AHP(Analytic Hierarchy Process),以区间数代替确定值对两因素之间的相对重要性做出判断,建立区间数判断矩阵,利用概率分布法对各最底层元素关于目标层的总组合权重进行排序。实例分析结果表明该方法具有实用性,能够反映航道通航安全的实际状态。     

基于DSP的船用导航雷达天线伺服系统设计

提出了一种船用导航雷达伺服控制系统设计方案。使用高速数字信号处理器TMS320F28335作为主控制单元,采用PID算法进行转速控制,同时通过SCI串行异步通讯接受上位机命令控制电机转速。对研制完成的导航雷达伺服系统进行实验测试,实验结果显示,雷达天线能按照上位机发出的转速48r/min指令转动。     

基于虚拟现实技术的船舶辅锅炉控制系统研究

结合实船上燃油辅锅炉的实际情况和具体操作要求,通过建立三维模型、人机交互、Web 3D网页浏览技术等米构建船舶辅锅炉虚拟操控系统,达到以虚拟操作代替实际操作,节省开支、实现远程培训、以及人机交互的目的,克服了船舶辅锅炉控制系统实际训练中不可避免的资源消耗、维护费用高等难题。     

基于惯导解算与数字滤波的舰船振荡运动的分离研究

舰船在风浪激励或（和）其它因素的作用下产生六自由度的随机摇荡运动,而摇荡运动将降低舰载武器的打击精度。针对该问题,论文在捷联惯导（SINS）导航解算的基础上,提出了数字滤波的舰船振荡运动分离方法,以实时分离舰船振荡运动,并实时修正舰载武器的运动轨迹,提高其打击精度。由于惯性导航系统为避免加速度对平台跟踪地垂线的干扰而自然形成舒勒振荡,此振荡必然会引入舰船运动的导航解算结果中,因此为提取出瞬时运动,引入数字高通滤波器消除舒勒振荡。论文给出了瞬时运动定义及滤波器的实现方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

船用导航设备信息交互技术分析

船用导航信息的传输与利用是实现船舶系统自动化、信息化的基础之一。通过对目前众多的在役导航设备的调研,分析研究其信息传输交互技术,归纳总结出各类导航信息的内容、信号传输方式和数据格式,对其它系统有效利用导航信息以及导航系统的信息化发展具有指导意义。