基于动态贝叶斯网络的无人船推进系统PHM技术

随着无人船系统复杂度的增加,对其进行故障预测和健康管理(prognostic and health management,PHM)的需求也随之提升。采用贝叶斯网络建立无人船的可靠性模型,并基于此开展无人船的PHM技术研究。主要探究贝叶斯网络模型在PHM方面的应用,包括利用动态贝叶斯网络进行预测故障,通过参数学习自动生成贝叶斯网络模型。以实验室开发的智能无人船为具体研究对象,针对其动力系统常见的故障点监测模式进行研究,并设计相应的在线监测方案。通过实时监测完整地表达无人船的健康程度,并开发了无人船的健康管理模型。对开发设计的健康管理模型进行实时性和准确性双方面评价,所研发的健康管理技术可以准确地还原无人船的故障分布情况,并快速响应做出故障预测,可以充分评估无人船在不同状态下的实际工作能力。     

基于动态多实体贝叶斯网络的无人艇任务决策研究

任务决策是实现无人艇智能自主的关键环节,其存在着场景多样性、状态不确定性、约束动态性等问题。为此,本文提出动态多实体贝叶斯网络模型。首先设计了面向无人艇的语义推理框架,对无人艇本体信息进行知识表示。进一步,采用概率本体语言方法描述不确定性知识,同时扩展动态贝叶斯网络的结构,从而提高了无人艇任务决策在不确定性因素和时序因素影响下的推理能力。最后针对岛礁区域防守的任务场景,与多实体贝叶斯网络模型进行对比,结果表明DMEBN模型在动态条件下具有执行策略的连续性,验证了模型的可行性和有效性。     

无人船任务可靠度测试方法研究

无人船作为一种智能船舶,要评估其任务可靠度,必须具有配套的任务可靠度测试环境和方法。本文基于此目的,探索复杂任务场景和测试环境下开展无人船任务可靠度测试的解决方案,为无人船任务可靠度评估提供理论基础。     

基于动态贝叶斯网络的调距桨任务可靠性模型及应用

为了解决调距桨在可靠性分析时动态的、可修复性的问题,引入了一种基于动态贝叶斯网络理论的新方法,提出了动态的和可修复的可靠性建模分析技术,弥补了传统方法在动态可靠性分析时模型描述上的局限性及算法上的缺陷问题。在模型方面,用贝叶斯网络能有效地刻画系统的动态行为、修复行为;在此基础上建立了系统任务可靠度数学模型,运用MATLAB软件中贝叶斯网络工具箱编写了MATLAB计算语句,输入有关元件的故障率与修复率能够实现推进装置的任务可靠性数值仿真。     

基于动态贝叶斯网络的电子战效果评估

依据电子战实际作战环境,以可代表性和可观测性为标准,选取电子战效果评估指标;提出基于动态贝叶斯网络的电子战效果评估模型,对若干可观测的目标特征参数进行综合推理;推导了动态贝叶斯网络的推理算法;分析结果表明,动态贝叶斯网络能够综合目标不同的毁伤效果信息进行较为合理的评估;与静态贝叶斯网络相比,动态贝叶斯网络无论在准确性上,还是在滤波平滑能力上都要优于静态贝叶斯网络,可以为指挥员提供有利可靠的决策支持.     

基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法研究

针对无人船在未知海洋环境下的避碰问题,提出了一种基于集合制导和动态窗口约束的无人船自主动态避碰方法。为了使无人船能够在沿预先规划路径航行的同时规避障碍物,采用了一种基于集合制导算法的无人船航行模式切换策略。当满足一定条件时,该策略能够使无人船在路径跟随模式和避碰模式之间进行切换,以实现航迹跟踪控制与避碰路径规划相结合;同时考虑到船舶自身的操纵性能,设计了一种基于动态窗口约束的反应式避碰方法。仿真试验表明,在满足国际海上避碰规则的前提下,该方法能够使无人船在沿预设路径航行的同时,有效地规避障碍物。     

无人船远距离离岸通信网络弱信号增强算法

当前通信网络弱信号增强算法,通信网络信号特征提取不完整,导致算法增强后的通信网络信号,信噪比偏大,信息完整度较低。针对这一问题,设计无人船远距离离岸通信网络弱信号增强算法。采用随机共振检测器,检测通信网络弱信号,设计通信网络弱信号门限限制,判断检测信号是否为弱信号;从信号的幅度和小波变换2个特征出发,提取通信网络弱信号的幅度和小波变换特征,判断信号衰减的原因;采用小波分解重构的方式,设计通信网络弱信增强流程,增强通信网络弱信号。设计3组对比实验,实验结果表明,应用此次研究算法增强弱信号后,产生的信噪比仅有2.55 dB,信息完整度达到100%。     

无人船目标探测与跟踪系统

基于GNC架构完整构建了无人船目标探测和跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证,在功能上实现了自主探测周围环境中的障碍物并对具有一定特征的动态目标进行跟踪航行。系统达成了如下目标：使用激光雷达探测周围环境的障碍物,运用有限的计算资源处理点云数据并保证实时性;通过特征提取、数据关联和运动状态估计,能够持续锁定目标;基于纯跟踪法实现了对目标船的跟踪航行。此项研究对实船应用具有较强的借鉴意义。     

基于动态贝叶斯的船舶中央冷却水系统状态推理

针对船舶中央冷却水系统日益复杂、处理这类信息时存在很大不确定性的问题,将动态贝叶斯网络运用于复杂管路系统的检测与控制中。通过全面分析某型船舶中央冷却水系统各个部件之间的相互关系以及评估参数,建立系统的动态贝叶斯网络模型,运用BK算法对系统的运行状态进行推理。使目标节点的各个特征因素以及不同时间片同一特征因素相互修正,克服系统检测时不确定性、数据不完整和主观性。通过仿真表明,动态贝叶斯网络在不确定环境和数据缺失的情况下可以考虑时间的因素进行有效的状态推理并实现有效的控制。     

基于动态贝叶斯的船舶中央冷却水系统状态推理

针对船舶中央冷却水系统日益复杂、处理这类信息时存在很大不确定性的问题,将动态贝叶斯网络运用于复杂管路系统的检测与控制中。通过全面分析某型船舶中央冷却水系统各个部件之间的相互关系以及评估参数,建立系统的动态贝叶斯网络模型,运用BK算法对系统的运行状态进行推理。使目标节点的各个特征因素以及不同时间片同一特征因素相互修正,克服系统检测时不确定性、数据不完整和主观性。通过仿真表明,动态贝叶斯网络在不确定环境和数据缺失的情况下可以考虑时间的因素进行有效的状态推理并实现有效的控制。     

无人机/无人船协同系统研究现状及关键技术

无人船在水上救援、水文监测、航道管理等领域有重要的应用。无人船与无人机相比,其载荷大、续航长但观察能力差、移动速度慢、工作效率低。由续航和载荷能力强的无人船,搭载无人机到指定任务海域,续航能力有限的无人机联合无人船协同执行海事任务,完成任务后着船返航或者补充能源,可充分结合二者优势,拓展系统执行水上作业的能力。本文首先回顾了无人机/无人船协同系统的发展现状,然后介绍了无人机/无人船协同系统的组成,分析了无人机/无人船协同系统的关键技术,展望了无人机/无人船协同系统在海事救援、环境监测和无人作战等领域的应用前景。     

决策树算法在无人船异构通信网络切换中的应用

针对无人船航行环境复杂,导致无人船异构通信网络通信质量较差的问题,研究决策树算法在无人船异构通信网络切换中的应用。选取信号强度、最大传输速率以及误码率,作为无人船异构通信网络切换的网络属性,设置各网络属性作为C4.5决策树算法的决策节点,C4.5决策树算法选取信息增益率作为属性分类标准,构建候选网络集。归一化处理候选网络集内的通信属性值,获取各通信网络的多属性判决值,选取具有最大多属性判决值的网络,作为目标网络,完成网络切换。实验结果表明,该方法有效切换无人船异构通信网络,切换后网络吞吐量高于50 Mbps。     

基于贝叶斯网络的末制导雷达可靠性分析

复杂系统的可靠性数据分散、混杂,传统方法难以得出有效的分析结论。贝叶斯网络模型能够描述部件间相互关系与系统影响程度的变化趋势,较适于建立可靠性分析模型。为此,以某型导弹末制导雷达为实例,通过不同条件下两种贝叶斯网络模型（静态与动态）的比较分析,较为详细地给出故障诊断与致因影响等结论,并验证了模型的有效性。     

基于神经网络的无人船自主靠泊模拟研究

针对传统神经网络自主靠泊控制器忽视车令与螺旋桨转速、舵令与实际舵角之间的映射关系问题,将控制器的输出由螺旋桨转速、舵角改为车令与舵令.为解决靠泊完成后船艏向偏差较大问题,将多初始状态下的靠泊训练数据改为单一初始状态,并将选择靠泊过程中的部分数据作为控制器输入改为提取靠泊过程中的全部信息,以此来提高控制器的训练效果.仿真...     

无人艇PHM系统体系结构研究

随着无人艇的系统复杂性和智能化程度不断提高,以及工作环境复杂等因素,设备故障率不断升高,且故障发生后无法及时进行人工修复。无人艇PHM系统强调基于状态的早期故障预测和跨子系统智能推理,对无人艇的健康状态进行实时评估和管理,为其维修保障提供决策支持。论文研究了无人艇PHM系统体系结构及其关键技术,提出一种无人艇PHM系统顶层设计方案,建立了PHM系统逻辑结构及方法库,并以无人艇电力系统为例进行了实例分析。分析表明:PHM系统能够有效降低故障发生概率,提高任务成功率,对提高无人艇的可靠性和安全性具有实际意义。     

智能船舶主要技术分析与小型无人船研发

中国船舶航运事业正面临时代更迭以及新技术快速发展的严峻挑战。该文在智能船舶与智能机舱的涵义界定进行比较研究的基础上,分析了大数据挖掘处理技术、船机信息感知技术、无人船技术、智能机舱技术等主要智能船舶机电应用技术的特点和应用情况。小型无人船"芙蓉号"的试验研发,进行了方案设计、功能与硬件设计、算法优化和实船试验等方面的工作,对无人船技术研发有创新引领和经验积累作用。     

基于LOS导航算法的无人船路径跟踪控制

为了解决无人船路径跟踪控制问题,提出基于视距导航算法（LOS导航算法）和模糊PID控制的自适应无人船路径跟踪控制方法。首先根据LOS算法将路径跟踪问题转化为航向控制问题,之后通过模糊PID控制算法进行无人船的航向控制。通过仿真表明所提出的算法路径跟踪精度高,横向偏移量小,跟踪路径平滑,对无人船的路径跟踪控制有一定的参考价值。     

无人船碰撞责任归责原则研究

为了解决无人船碰撞责任归责原则选择的争议,从法律规范的法理基础、价值选择及适用效果角度进行分析,认为无人船碰撞责任适用过错责任原则更具合理性。无人船碰撞责任坚持过错责任原则,需要明确无人船所有人在配备相关人员时和在系统维护中,以及岸基操控人员管理和驾驶无人船时的过错表现形式。