船舶操纵模拟器航迹叠加及其应用研究

在港航工程设计论证、船舶操纵性能测试、港口航道与码头通航安全评估等模拟试验过程中,经常需要对船舶操纵产生的航迹进行叠加显示,以分析不同工况对船舶航行的影响程度,给出船舶安全航行所需的航道宽度.基于大连海事大学研发的V-DRAGON3000型船舶操纵模拟器进行二次开发,增加航迹叠加功能,可实现多次船舶操纵试验结果的同时回访,获取各工况下船舶航迹带,用于通航安全、航道宽度设计与验证等试验结果分析及研究,并通过江阴港区的泊位工程安全通航评估论证其有效性.     

基于人工神经网络的船舶操纵运动仿真

探讨神经网络技术在船舶操纵运动仿真领域的应用,构造一种网络结构和训练方法,验证船舶操纵指令与船舶运动态势参数映射的可行性,并构建了基于典型BP神经网络模型的操纵运动仿真系统.     

浅水域下的船舶操纵运动仿真

本文研究水深与吃水的比值小于3的浅水域对船舶操纵运动的影响.建立数学模型仿真预报船舶在不同舵角不同水深与吃水比下的操纵运动轨迹,分析了船舶在浅水中的操纵运动性能,避免产生事故,为各型船舶的操纵性研究提供借鉴.     

大型船舶操纵性能综合评价

选取 6种典型的大型船舶操纵性能试验数据 ,分析其影响因素 ,并运用 IMO有关船舶操纵性的衡准 ,确定综合评价指标 ,运用层次分析法对其操纵性能进行排序 ,然后对大型油船、散货船和集装箱船的操纵性能进行比较 ,总结出大型船舶的操纵特点 ,并得出对实际船舶操纵具有指导意义的结论     

船舶操纵仿真设计

从舵机操纵模型，船舶操纵系统的动力学模型，船舶操纵控制算法等三个方面进行建模，在WindowsNT环境下，利用Visual C^ 编程对系统模型进行仿真，通过局域网上实时传递的数据实现舵机的模拟操纵和船舶航迹的实时显示。     

论船舶在受限水域大幅度转向和回转操纵方法

以船舶定常回转时其对地速度、回转半径和回转角速度之间的关系为基础,文章探讨了船舶 K、 T操纵指数、雷达转向线与检测线和回转角速度指示器在受限水域中船舶大幅度转向和回转操纵的运用方法,并就船舶如何在受限水域正确使用以上方法进行转向和回转提出了一些注意事项和建议.     

大型船舶靠离泊操纵中拖轮助操的分析

在码头工程通航环境安全评估的专题研究中,建立大型船舶操纵运动的仿真模型;根据大型船舶操纵运动的特性,给出了大型船舶靠离泊操纵中拖轮具体的助操方法。在此基础上,运用大型船舶操纵模拟器,对20000DWT散货船靠离泊操纵中拖轮的应用进行了仿真试验,为大型船舶在靠离泊过程中拖轮的协调应用提供了科学依据。     

规则波中船舶运动六自由度数学模型

为了提高船舶操纵模拟器的精度,应用船舶操纵性分离建模理论,基于傅汝德-克雷诺夫假设,将船舶近似为箱型船,估算波浪对船舶六自由度运动的干扰力与力矩,并将波浪的干扰力与力矩作为外力与力矩的一部分,叠加到分离型船舶运动数学模型中,建立了船舶在规则波作用下六自由度船舶运动的数学模型,给出5级海况下船舶全速旋回运动响应的时间历程仿真曲线.仿真结果显示:仿真结果与相关文献结果相近,运动趋势一致,能够满足大型船舶操纵模拟器对船舶运动数学模型仿真的精度要求,同时船舶运动数学模型由3自由度增至6自由度,提高了模拟的逼真度.     

船舶虚拟机舱视景建模与驱动的实现方法

针对船舶轮机模拟器中船舶虚拟机舱的总体设计方案提出了利用Multigen Creator和Multigen Vega软件实现的方法.介绍了虚拟机舱场景中手动漫游和自动漫游两种漫游方式和碰撞检测的实现,以及船舶虚拟机舱场景中对仪表、操作手柄、指示灯和按钮等运动物体驱动的具体操作规程.     

船舶操纵模拟器的电子海图研究与开发

近年来,船舶操纵模拟器在港航工程设计论证、船舶操纵性能测试和港口航道与码头通航安全评估等方面起到非常重要的作用。电子海图是船舶操纵模拟器的关键模块,所有的模拟航行都在电子海图上进行,能提供水深、航标及航道等信息。本文主要研究电子海图在船舶操纵模拟器中的作用,开发及注意事项。     

基于图像信息检测的船-桥智能避碰系统研究

将避碰决策系统分为船舶运动检测、视觉几何模型和船舶运动态势计算、碰撞预报及预控3部分.针对图像质量问题采取图像预处理增强、中值滤波、直方图均衡处理方法.采用相位相关算法基于背景模态模式静态空间信息记录图像信息,补偿图像抖动.基于视觉几何模型计算船舶运动态势计算船舶目标空间坐标位置、船舶型尺度、船速、船首向等.基于实时运动状态信息和桥区船舶运动态势预报碰撞危险以及避碰决策模式.引入避碰等级术语通过计算桥区船舶操纵避碰相关参数,进行避碰早期预警并得出避碰操纵决策方案.形成合理化的船-桥避碰决策系统,以达到船-桥避碰预警预控的智能效果.     

A rapid path planner for autonomous ground vehicle using section collision detection

Rapid path planner plays an important role in autonomous ground vehicle (AGV) operation. Depending on the non-holonomic kinematics constraints of AGV, its path planning problem is discussed. Since rapidly-exploring random tree (RRT) can directly take non-holonomic constraints into consideration, it is selected to solve this problem. By applying extra constraints on the movement, the generation of new configuration in RRT algorithm is simplified and accelerated. With section collision detection method applied, collision detection within the planer becomes more accurate and efficient. Then a new path planner is developed. This method complies with the non-holonomic constraints, avoids obstacles effectively and can be rapidly carried out while the vehicle is running. Simulation shows that this path planner can complete path planning in less than 0.5 s for a 170 m×170 m area with moderate obstacle complexity.      

快速空间三角形对相交检测算法

为提高干涉检测的效率,提出了一种快速的三角形对相交检测算法.该算法基于三角形对的各边进行精确相交计算的原理,利用三角形边向量之间的线性相关性、线段的投影特性以及计算的中间结果,提高了三角形对相交检测的效率.采用多种样本对Guigue、Shen、M(o)ller、Tropp等典型算法及本文算法的精度和效率进行测试.结果表明:本文算法与典型算法的检测精度相同,在三角形对样本相交率大于0.2的场合下,本文算法比典型算法的检测速度快3.5％以上,并且检测速度优势随相交率和检测规模的增加而增加.     

面向动静态混合环境的智能车运动规划方法

针对存在动态和静态障碍物环境中的智能车运动规划问题，本文提出一种基于三维搜索的方法。该方法首先在笛卡尔坐标系中增加时间维度以建立时间-空间栅格，构建不同车速下的车辆运动基元；将智能车转化为多个圆心组成的线段，采用膨胀静态障碍物的方法进行不规则障碍物碰撞检测，运用时间间隔法将动态障碍物碰撞检测简化为线段交叉性检测；构建包含最大速度和加速度约束的速度启发式函数，用于引导搜索树在时空空间中快速到达目标位置和速度；最后基于启发式方法和局部运动规划方法在时空栅格中进行搜索，获取融合时间信息和“停止-等待”等决策信息的运动轨迹。实验结果表明：本文运动规划方法在动静态混合环境中能够引导智能车安全行驶，相比速度障碍方法，安全行驶的平均成功率提升23%；相比混合A*方法，平均成功率提升19%，行驶耗时缩短21%。     

用混合建模方法开发虚拟校园导引系统

提出使用Creator结合OpenGVS的混合方法开发直观易用的空间信息查询导引系统.该系统具有基本的自主漫游功能,还可自动生成到达目的地的最短路径和简化的二维鸟瞰定位图.漫游过程使用混合包围盒碰撞检测方法,最短路径生成使用Dijkstra算法,解决了漫游路线查询和迷失定位问题.     

基于Creator/OSG的数字校园虚拟现实系统

本文以南通航运职业技术学院为对象,利用三维建模软件Creator和实景驱动引擎OSG,开发了一个"数字校园"虚拟现实系统,对系统中涉及的模型构建和优化、纹理映射、视景漫游、人机交互控制、碰撞检测等技术进行了探讨。     

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分析了当前车辆避碰系统传感器端在对障碍物信息进行检测时,易受到道路交通环境因素干扰而产生虚报、漏报现象的原因,对车载传感器检测到的障碍物信息进行了性质归类. 在此基础上介绍了车辆避障准确度模型. 采用蒙特卡罗方法模拟车辆在运行过程中的碰撞判定,并依此对模型的仿真算法进行了设计. 整个仿真试验在室内道路交通系统仿真试验平台 (RTSSEP)上实施,结果表明仿真方法能有效模拟障碍物信息准确度模型的执行过程,可为进一步开展建模研究提供信息依据.     

基于OBB算法和前向预防的快速碰撞检测

为提高虚拟装配系统碰撞检测的实时性和真实感,提出了一种基于前向预防的虚拟装配中的防穿透方法,应用方向包围盒(OBB)算法和分层检测机制进行快速碰撞检测,较精确地实现了虚拟装配中虚拟手的抓取释放和防止穿透,克服了虚拟抓取操作中的失真问题.借助数据手套和六自由度跟踪仪,在半沉浸式虚拟装配系统中,针对场景规模较大的电机壳体模具,应用快速碰撞检测算法进行了装配仿真.结果表明,该虚拟装配系统的碰撞响应时间达到毫秒级,没有穿透现象产生,具有较理想的操作真实感.     

隐Markov模型在智能交通领域中应用

隐马尔科夫模型（HMM）是一种广泛使用的统计模型,在生命科学、信息科学、智能交通等领域得到广泛的应用。简述隐Markov模型的基本原理、核心问题及其改进模型,详细阐述隐马尔科夫模型在交通流阻塞智能检测、车辆碰撞预警和驾驶员意图识别等智能交通领域应用情况,并对其应用前景进行展望。     

无线电通信模拟器研制的思考

无线电通信模拟器是航海模拟器的一种,广泛应用于GMDSS通用操作员的培训过程中。无线电通信模拟器的质量,与GMDSS培训质量密切相关。本文在详细研究公约对于无线电通信模拟器的要求后,提出了模拟器研制的主要思想和建议。