基于无线传感器网络的船舶动力定位系统的研究

随着海洋开发领域的扩大,对船舶航行及停泊位置精确要求越来越严,动力定位系统成为大型船舶必不可少的设备之一。船舶动力定位系统通过传感器采集自身的动力状态及周围环境数据,再通过数据融合确定所需的推进力。针对采集数据分布广、类型多样的特性,利用无线传感网络分布式结构具有较好的处理性能。本文研究大型船舶动力定位系统数学模型,在此基础上设计基于无线传感网络的数据融合处理系统,最后进行仿真。     

浅析船舶动力定位系统的控制技术

动力定位系统作为一种闭环控制系统,其通过测量系统检测船舶实际位置和目标位置之间的偏差,然后依照环境外力的影响计算出促使船舶回归目标位置需要的推力,对整条船的各种推进器分配推力,推进器产生一定的推力以后与风、浪、流等外力干扰相抗衡,从而确保船舶顺着确定的航道航行。文中首先简要介绍了船舶动力定位系统的组成部分及工作原理,然后分析了PID控制技术,LQG控制技术,模糊控制技术,神经网络,DRNN神经网络等,最后展望了船舶动力定位系统控制技术的发展。     

船舶动力定位系统设计及试验研究

本文把自适应卡尔曼滤波器理论和最优控制理论应用于典型的船舶动力定位系统。它是基于线性化的船舶运动方程,通过自适应卡尔曼滤波器对船舶在风、浪、流的作用下的高频运动和低频漂移分别进行估计,以保证定位控制仅仅对船的低频漂移进行补偿。本系统中的自适应滤波能自动适应海况的变化,以保证估计参数的精确。该系统设计已在中国船舶科学研究中心耐波性水池通过模型试验进行了验证。     

分布式系统级故障诊断算法在船舶动力定位系统中的应用

为解决船舶动力定位多处理机系统的故障诊断问题，在分析实际系统总体结构的基础上，确定了系统故障测试关系图，提出了一个基于改进型二值PMC测试模型的分布式系统级故障诊断算法（SELF算法），详细介绍了算法中的报文种类、故障向量与算法描述；最后，采用软件故障注入法对诊断算法与模型进行了故障诊断验证。结果表明：模型适用、算法正确，所开发的分布式系统级故障诊断软件包可靠、实用。     

基于无线传感器网络的船舶识别方法

本文总结了基于无线传感器网络的船舶识别方法,并进行可行性分析,提出基于Zig Bee的无线传感网络身份自动识别技术。理论分析表明,基于WSN的船舶识别技术具有良好的兼容性、抗干扰性和安全性,对船舶产业的发展具有很好的促进作用。     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。     

船舶动力定位系统简介

在各类海洋工程船舶中有一个基本相同的设备配置,就是都具有动力定位系统(DYNAMIC POSITIONING SYSTEM,简称DP)。我公司在1994年购入的工作船“华发”轮,是我国唯一的配有较旧型动力定位系统的船舶。现对船舶动力定位系统作一介绍,作为抛砖引玉。     

Kalman滤波器在船舶动力定位系统中的应用

近年来,世界各国对海洋资源的探索不断深入,为了开发海洋丰富的化石燃料等自然资源,世界上的发达国家建设了大量的海洋工程,同时,对海上作业平台和舰船的定位精度和稳定性的要求越来越高。动力定位系统随时受到海上环境的干扰作用力,是一个非线性运动系统,借助自身推进力抵消环境中的干扰作用力,干扰作用力可以分为低频和高频干扰,因此,干扰作用力的滤波在船舶动力定位系统具有重要意义。本文重点介绍一种Kalman滤波算法,基于船舶动力系统的运动模型,研究了动力定位系统的干扰作用力滤波流程。     

模糊PID控制在船舶动力定位系统中的应用

根据建立的船舶横荡、纵荡和首摇3种自由度的低频运动模型,并结合模糊控制理论和经典PID控制方法,设计出基于船舰动态过程的PID参数模糊自整定控制器。经过Matlab仿真验证,所设计的智能控制器控制品质高,鲁棒性强,能对船舶进行有效定位。     

在船舶动力定位系统中利用无线传感器网络进行数据融合

目前,不管从纵向还是横向上来看,人们对海洋的开发和探索都在不断加深。而船舶是目前海上作业的主要工具之一,因此,必须为其装备精确的动力定位控制系统。其主要作用是通过定位和传感器监测船舶以及海洋环境的状况。由于获取的数据量非常大,这就需要通过特殊算法对这些数据进行精简和管理,以期充分利用这些数据来提高系统的精确度和可靠性。本文结合最新的无线传感网络技术和传统的船舶动力定位控制系统技术,充分研究了数据融合方法。     

舰船无线传感器网络节点定位技术研究

信息化技术正在快速发展,在船舶工业中出现了基于无线传感网技术的定位技术。通过无线传感网技术,人们能够从一定程度上弥补传统的岸基定位和GPS定位技术的不足,同时也获得了更好的定位精度和抗干扰能力。本文主要研究无线传感网定位技术的结构和工作原理,并提出一种改进型的分布式加权定位算法,极大地降低了舰船的定位误差。通过Matlab软件进行仿真验证,对无线传感网中的传统定位技术和改进的定位技术进行性能比较。仿真结果表明,改进后的定位算法具有良好的定位能力,应用前景广阔。     

Characteristics of wireless sensor network for full-scale ship application

In this study, basic experiments regarding the wireless sensor network were conducted on a 3,000-ton-class training ship as the first step in applying the ubiquitous technology to a real ship. Various application fields of the technology in terms of the provision of safety and convenience on a ship were identified through these experiments. To efficiently adopt the ubiquitous technology for ship application, it is necessary to identify the state-of-the-art ubiquitous technology and to prepare countermeasures against the harsh environment of a ship. The characteristics of the wireless sensor network were investigated on a test bed ashore as well as on a real ship before full-scale ship application. In particular, experimental results concerning communication depth, data transmission ratio, and battery consumption in a sensor node are described in detail.     

动态模糊神经网络在船舶动力定位中的应用

在前向模糊神经网络的归一化层和输出层之间加入递归层,形成的一种新型动态模糊神经网络(DFNN)具有动态映射能力,从而对动态系统有更好的响应.文章还推导了基于BP的反传学习算法.运用DFNN对船舶动力定位控制进行的仿真实验结果证明了该方法的有效性.     

神经网络算法在船舶动力定位系统中的应用

随着计算机技术在各个领域的不断应用,传统的优化算法得到了极大的提高。目前,以神经网络算法、人工智能等为代表的计算机辅助优化已经成为了业内人士的研究重点。船舶的动力定位是指船舶不再依靠传统的锚泊式海上定位,而是利用自身的推动力使船舶抵消来自海浪、海风等的干扰作用力,使船舶在海面上保持相对的平衡。为了提高船舶动力定位的精度与稳定性,本文结合神经网络算法,在船舶动力定位函数模型的基础上开发了新型的动力定位控制系统,并详细介绍了该系统。     

无人船无线传感网络远程遥控系统

传统无人船舶远程遥控系统,能够完成船舶的远程遥控工作,但存在遥控精度低,受环境影响因素大等问题,为此设计基于无线传感网络的无人船舶远程遥控系统。使用Zigbee无线高频通信频段,构建无线传感网络拓扑结构;根据无人遥控系统中节点数据指令,进行遥控命令数据解析,采用多种RREQ命令帧,实现无人船舶的安全准确控制,完成无人船舶远程遥控系统设计。实验数据表明,该无人船舶远程遥控系统比传统遥控系统航行精度提升57.83%,同时具有较强的抗环境干扰能力。     

无线传感网络在海上作战定位系统中的作用

对舰船位置的精确定位及信息反馈在现代化海上作战指挥系统中尤为重要。无线传感网络由众多具有数据采集、信息处理及无线通信传感器节点组成的网络,它作为海上目标定位及信息传输关键网络在作战中起到关键作用。本文首先分析海上作战无线传感网络结构,研究了网络的可靠性、安全性及定位精确性问题。最后设计一种RSSI传感网络稳定定位方法,通过对采集信息的分层采样及对无线传感网络的离散化处理,提高了定位精度。     

基于传感器网络的船舱环境监视系统

对船舱环境进行智能化监测,有助于及时发现异常状况、确定隐患的位置,并提前发出预警,从而可以有效避免火灾等船舶事故的发生,对于船舶航行安全有着重要的意义。传感器网络是21世纪新兴的科技之一,具有灵活性好、功能丰富等特点,在多种领域中得到广泛应用。本文提出一种基于传感器网络的船舱环境监视系统,对这种系统的框架进行研究,并对路由协议、三维定位等关键技术进行分析和研究,最后通过在船舶中的实验,证明本文提出方案的可行性。     

神经网络在船舶动力定位模拟器控制系统中的应用

随着近海资源日渐枯竭,远洋自然资源的开发和利用技术成为了研究热点。远洋水域深度较大,船舶在采用传统的锚泊式定位时会发生走锚等问题,因此,必须采用动力定位技术。船舶动力定位系统由位置测量、控制器和推进器3部分组成,可以实现精准可靠的海上定位,对船舶和海上作业平台有重要意义。动力定位模拟器是船员进行动力系统操作培训的重要设备,本文结合神经网络算法和相应的数学模型,设计和开发了船舶动力定位模拟器的控制系统。