海面舰船电磁散射特性分析

针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射特性,利用混合面元投影和物理光学法(HPP/PO),给出了大量基于“四路径”模型的计算实例,从风速、目标结构、海面的运动、目标的微运动等因素对目标与海面的复合散射特性的影响进行分析,得到一些有价值的结论.     

舰船船型航行性能的多学科设计优化应用研究北大核心CSCD

舰船船型航行性能设计及优化是舰船总体设计的重要部分。针对以往迭代式的多方案船型设计及优选效率较低、难以获得全局最优解等不足,引入多学科设计优化方法,开展船型航行性能优化。以DTMB 5415标模船型阻力、耐波性和操纵性等综合优化为例,介绍船型多学科协同设计优化的一般过程,建立以典型性能指标为优化目标的数学模型,获得了综合航行性能明显改善的船型方案,验证了多学科设计优化在船型设计中的应用潜力。研究成果可为工程船型设计提供有益参考。     

舰船铅酸蓄电池室氢气浓度特征研究北大核心CSCD

[目的]为实现舰船铅酸蓄电池室蓄电池析氢特征在线识别和氢气控制系统量化设计,提出基于集总模型,综合考虑蓄电池析氢速率、系统通风净化风量、蓄电池室泄漏风量等关键参数的蓄电池室氢气浓度特征辨识方法。[方法]根据蓄电池室环境特征,建立舰船蓄电池室氢气浓度特征和蓄电池析氢速率预测数学模型,开发相应的计算程序,分析在给定系统运行策略下,不同蓄电池析氢速率和系统通风净化风量下的蓄电池室氢气浓度变化特征。[结果]蓄电池室氢气浓度变化特征受蓄电池析氢速率、蓄电池室泄漏风量和系统通风净化风量等因素共同影响。当析氢速率较低时(如新蓄电池),泄漏风量会显著影响氢气浓度上升速率;在给定策略下的蓄电池氢气净化系统日均运行频次可以反映蓄电池实际析氢速率特征,指导蓄电池寿命评价。[结论]舰船蓄电池析氢速率与多个参数关联,研究开发的预测模型可对舰船蓄电池室蓄电池析氢速率进行准确预测,并为系统设计和运行策略优化提供指导,相关思路和方法亦可推广应用于与氢气控制相似的其它舱室组分。     

舰船尾迹SAR图像特征的谱分析研究

图像纹理在频率空间的分布具有规律性,可以通过对图像进行频谱分析来提取纹理特征。根据SAR成像机理对舰船尾迹SAR图像进行了仿真研究,采用周相谱法对图像的二维功率谱作一维变换处理,提出基于归一化能量谱的图像谱特征分析方法,并给出了不同探测参数下尾迹SAR图像谱特征的仿真图。结果表明,该方法可有效地消除海面背景的影响,实现舰船尾迹特征检测的定量分析。     

舰船消防安全工程研究现状北大核心CSCD

舰船消防安全工程理论是损管技术研究的理论基础。基于公共安全三角形原理,结合舰船损管防护技术特点,提出舰船消防安全工程理论框架体系,即舰船火灾演化、舰船火灾损伤和舰船火灾防护。分别从舱室与开放空间火灾动力学,以及人员、设备及结构的火灾损伤机理、火灾烟气控制、消除技术和新型灭火技术等方面分析了国内外研究进展。通过完善舰船消防安全工程理论体系,可不断提升我国的舰船火灾防治技术水平,进而提高我国舰船生命力。     

舰船外形隐身改进的电磁散射特性影响分析

外形隐身技术是提高舰船生存力的重要手段,为研究对舰船电磁散射特性的影响,以典型舰船为基础,建立了考虑外形隐身前后的舰船电磁模型A,B,提出了RCS算术均值相对增值的概念。采用物理光学法,计算了不同俯仰角、不同入射频率下的RCS曲线,分析了2种舰船模型RCS曲线分布特点、俯仰角和频率变化关系,研究了外形隐身改进的电磁散射特性影响。结果表明,RCS曲线分布形式决定于舰船外形结构特点,俯仰角变化将导致散射波峰幅值和位置发生变化,频率增加时曲线震荡性增加且幅值减小;外形隐身改进主要影响前向角域,频率增加时相对增值增加,俯仰角变化相对增值呈震荡趋势。研究结果对舰船外形隐身设计有参考意义。     

舰船尾迹光学信号异常特征贝叶斯识别方法

为了提升舰船尾迹光学信号异常特征识别效果,提出舰船尾迹光学信号异常特征贝叶斯识别方法。针对合成孔径雷达系统采集的舰船尾迹SAR图像中舰船尾迹与海杂波边界区分不清晰的情况,使用图像分割和归一化的Hough变换检测方法实现舰船尾迹图像增强;依据气泡运输方程提取舰船尾迹直方图,根据直方图内峰值点密集程度,提取舰船尾迹光学信号特征,将该特征作为输入,使用贝叶斯分类模型输出舰船尾迹光学信号异常特征识别结果。实验结果表明：该方法可有效增强舰船尾迹SAR图像,也可有效提取舰船尾迹直方图,并准确提取舰船尾迹光学信号特征和识别其中的异常特征。     

有源噪声控制技术及其在舰船中的应用北大核心CSCD

有源噪声控制技术作为与传统噪声控制技术互补性极强的一种新型噪声控制技术,历经30多年的蓬勃发展,在基础理论、研究方法、关键技术及系统实现等各方面均已形成一套完整的体系,在实际应用、产业化发展和商业推广方面也获得了实质性进展,这为舰船领域中应用该噪声控制技术提供了可能性。首先,综述了开发有源噪声控制系统所必须的声场分析、系统组成及其关键技术,描述了有源控制系统工程应用的典型案例,包括舰船舱室噪声有源控制、管道噪声有源控制等。然后,针对有源控制技术在舰船噪声控制中的进一步应用,论述了有源吸声、有源隔声及智能声学结构等前沿技术的可行性及需要解决的问题。     

有源噪声控制技术及其在舰船中的应用北大核心CSCD

有源噪声控制技术作为与传统噪声控制技术互补性极强的一种新型噪声控制技术,历经30多年的蓬勃发展,在基础理论、研究方法、关键技术及系统实现等各方面均已形成一套完整的体系,在实际应用、产业化发展和商业推广方面也获得了实质性进展,这为舰船领域中应用该噪声控制技术提供了可能性。首先,综述了开发有源噪声控制系统所必须的声场分析、系统组成及其关键技术,描述了有源控制系统工程应用的典型案例,包括舰船舱室噪声有源控制、管道噪声有源控制等。然后,针对有源控制技术在舰船噪声控制中的进一步应用,论述了有源吸声、有源隔声及智能声学结构等前沿技术的可行性及需要解决的问题。     

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究北大核心CSCD

[目的]波浪中纯稳性丧失是第二代舰船完整稳性中稳性薄弱性的衡准之一。针对波浪中大倾斜角稳性计算发散问题,[方法]以静水面坐标系为基准,定义了广义纵倾角和广义吃水变量,推导出物理含义清晰的波面方程。在Froude-Krylov假定条件下,结合AutoCAD二维图形面域计算技术和VBA编程方法,提出了规则波浪中舰船纯稳性丧失的计算方法。针对一艘具有阶梯式甲板的舰船,计算了规则波浪中舰船复原力臂曲线,证明大横倾状态具有一致收敛性。[结果]计算得到了规则波浪中稳性变化规律:纵向波浪中,波面高于甲板或低于船底导致有效水线面消失是稳性降低的主要原因;斜浪和正横浪中,波面相对船体横剖面倾斜引起的不对称性,是稳性大幅度降低的主要原因。[结论]计算收敛一致性表明,基于广义纵倾角定义的计算方法可成为评估舰船波浪中纯稳性丧失的有效手段。     

考虑修理结构的舰船部署能力仿真北大核心CSCD

海上环境日益复杂,不仅要关心单艘舰船的部署能力,更要关心多艘舰船可同时部署的能力,以满足不同军事任务的用船需求。针对多艘同型舰船的部署能力问题,分析舰船入役时机、计划修理间隔期及修期控制等因素对同型舰船部署能力的影响,并从军事需求出发,提出多艘同型舰船部署能力的度量指标体系。在此基础上,建立多艘同型舰船部署能力的数学模型,给出同型舰船部署能力的仿真算法,较好地解决了同型舰船部署能力计算困难的问题。最后,通过仿真分析发现,舰船入役时机、计划修理间隔期及修期控制对同型舰船的部署能力具有较大影响,尤其是随着舰船计划修理间隔期的延长,其部署能力呈S形增加,对优化舰船修理结构,提高同型舰船部署能力,降低舰船维修保障费用具有重要意义。     

基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术北大核心CSCD

[目的]为提高舰船动力设备的可靠性并降低维护成本,研究基于数字孪生的舰船动力系统智能运维技术及实现方法。[方法]首先,根据模块功能及结构体系需求,建立数字孪生特征的动力系统智能运维架构;然后,通过工况标杆库建立、控制参数智能寻优以及运行自优化,实现基于综合平稳度的智能控制技术;最后,根据基于知识、基于模型及基于大数据驱动的故障诊断方法,实现复杂系统综合故障诊断技术,形成以数字孪生为技术特征的动力系统智能运维体系。[结果]动力系统智能运维平台的应用案例验证了实现智能控制、故障诊断功能的可行性。[结论]研究成果可为舰船智能机舱的研究和设计提供参考。     

运动状态下舰船本体X波段RCS统计特征分析北大核心CSCD

[目的]为明确舰船运动对实船雷达散射截面(RCS)测量统计结果干扰的情况,开展各种运动状态下舰船本体X波段RCS的统计特征分析。[方法]构建低海况运动状态下舰船本体动态RCS仿真方法,以DTMB 5415水面舰船标准模型为基础,构建水动力仿真和电磁散射统一模型,获取在水平入射方向上X波段雷达波探测的舰船动态RCS数据,分析统计时间、海况、航速和浪向角对RCS统计特征的影响边界及影响规律。[结果]舰船本体动态RCS统计特征与静止状态下的存在差别;在低海况下,舰船总的RCS特征值受海况、航速及浪向角的影响范围在0.9 dB以内;舰船特征方向上的RCS对浪向角变化的较为敏感,并随着海况的增加逐渐降低。[结论]研究成果有助于掌握舰船运动对实船RCS测量统计特性的干扰情况,可为实船RCS测量工况的选择提供支撑。     

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法北大核心CSCD

[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。     

基于马尔科夫过程的舰船维修船坞数量需求评估方法北大核心CSCD

[目的]保障资源预测一直是舰船综合保障的重点和难点,针对舰船维修船坞需求,提出一种支持船坞数量需求评估的模型和方法。[方法]基于马尔科夫过程,通过分析舰船船坞使用系统的特征,建立舰船维修船坞数量需求的马尔科夫数学模型和评价指标,并通过案例分析验证评估方法的有效性。[结果]算例分析表明,评估模型较好反映了舰船维修需求和船坞数量对系统状态的影响,评价指标反映的最优船坞数量与工程实际吻合性好。[结论]研究表明,提出的维修船坞数量需求评估模型能较好地反映物理过程和工程实际特点,可为决策分析提供理论支持,具有较好的实践意义。