基于PID算法的船舶动力定位数值模拟研究

船舶动力定位技术可以使船舶,尤其是工程船舶更具有机动性,船舶可以机动灵活地进行机动控制和定位。动力定位发展至今,已经发展了多种定位方法。本文主要针对较为经典的PID控制算法,对船舶进行动力定位控制的时域模拟,计算风、浪、流影响下船舶的动力定位和运动情况,分析各个推进器的推力输出和角度变化,评估船舶动力定位的能力和动力定位的可靠性。     

船舶传感器网络中节点定位算法设计

节点定位对于船舶传感器网络具有十分重要的意义,没有节点位置的信息是无用的,经典的船舶传感器网络节点定位算法—DV-hop算法存在定位误差大、速度慢等问题。为了提高船舶传感器网络节点定位结果,设计了改进DV-hop算法的船舶传感器网络节点定位算法。首先对当前船舶传感器网络节点定位算法的研究现状进行分析,找到引起DV-hop算法定位误差大、速度慢的原因,然后采用传感器网络发射信号强度得到节点之间的距离,在此基础上采用DV-hop算法进行船舶传感器网络节点定位,最后进行船舶传感器网络节点定位实验,实验结果表明,本文算法克服了当前船舶传感器网络节点定位误差大的缺陷,其船舶传感器网络节点定位精度不仅明显高于DV-hop算法,而且船舶传感器网络节点所耗费的时间更少,获得了整体效果更佳的船舶传感器网络节点结果。     

基于图像纹理特征提取的船舶目标定位方法

普通船舶目标定位方法,确定目标船舶所处位置时,易发生较大偏差,且所需定位时间过长。为有效解决此问题,设计基于图像纹理特征提取的船舶目标定位方法。通过船舶图像纹理特征的确定,完成基于Gabor船舶图像纹理特征的提取。通过目标阵列稀疏信号的确定、稀疏信号方位角的确定,完成基于图像纹理特征提取的船舶目标定位方法的搭建。设计对比实验结果表明,新型船舶目标定位方法与普通方法相比,一定程度上,缩小目标船舶定位误差及所需定位时间。     

多船舶图像中的特定特征定位技术

传统特定特征定位技术在定位多船舶图像时抗干扰能力较差。针对这一问题,设计了一种新的多船舶图像定位技术,首先根据船舶行驶速度计算出多船舶图像中需要定位的船舶图像位置,然后利用监测器和跟踪器对船舶图像进行定位,定位过程分为数据监测、位置跟踪、位置判断、特定特征定位、结果显示五步,最后与传统定位技术进行了实验对比,结果表明,给出的特定特征定位技术在定位多船舶图像时抗干扰能力时,抗干扰能力更好。该技术具有很好的发展空间,值得推广使用。     

基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法研究

船舶动力的定位控制属于是闭环控制系统,因风浪等一些环境产生的干扰,使船舶动力的定位控制存在不确定性的干扰控制问题。当前算法对船舶的动力进行定位控制时没有对船舶的动力进行定位,导致船舶动力定位控制不准确的问题。提出一种基于非线性Backstepping的船舶动力定位控制的算法。对船舶动力定位控制的数学模型进行构建,利用非线性Backstepping反步积分的控制原理为基础,通过对Lyapunov函数递推进行2步船舶控制律进行构造,有效地提高了定位的精确度,由此完成对非线性Backstepping的船舶动力定位控制算法的研究。实验结果证明,利用该算法使船舶动力定位控制的精确度较高。     

基于无线传感器网络节点的船舶三维定位方法研究

船舶定位对航行安全、避碰、远程监控以及港口船舶管理等方面都有重要意义。针对目前船舶三维定位存在精度低、抗干扰能力弱等的问题,本文提出了基于无线传感器网络节点的船舶定位方法。研究无线传感器网络原理和构成,并在此基础上,设计了节点自定位算法和船舶三维定位算法。最后,通过实验验证三维定位算法的精度。     

船舶通信定位信号短时中断插值预测模型构建

为了提高船舶通信定位信号的短时中断插值预测精度,提出一种非线性的船舶通信定位信号短时中断插值预测模型。首先对当前船舶通信定位信号的短时中断插值预测方法缺陷进行描述,指出船舶通信定位信号短时中断具有随机性,然后采集船舶通信定位信号短时中断历史数据,将其看作是一种时间序列数据,并通过粒子群算法优化支持向量机对其进行建模,建立船舶通信定位信号短时中断插值预测模型,最后的船舶通信定位信号短时中断插值预测结果表明,本文模型的船舶通信定位信号短时中断插值预测精度高,预测误差小于线性的船舶通信定位信号短时中断插值预测模型,可以更好地适应船舶通信定位信号短时中断变化,具有一定的理论和实际应用价值。     

MITS信息融合的船舶定位方法研究

以船舶定位为研究对象,对MITS信息融合的船舶定位方法进行研究。MITS信息融合的船舶定位方法主要包括3个部分内容,分别是船舶动力定位的运动模型、基于卡尔曼滤波算法的多传感器融合的滤波方法、基于支持向量机的预测模型。通过仿真实验分析,本文提出的定位方法新颖且具有可行性。     

不同风向和风速下动力定位船舶的动力响应分析

海上作业的海洋结构物须有良好的定位能力以方便各种工程的实施,为了实现高精度、不受水深影响的定位,越来越多的深海作业船舶倾向于安装动力定位系统。本文参考了某动力定位船舶的船型参数与船体响应幅值算子,利用OrcaFlex水动力软件模拟计算不同风向、风速下的动力定位船舶动态响应运动情况、推进器的反力和反力矩,实现了对动力定位船舶在不同风向下的动力学分析,得出不同风向和风速对船舶动力定位精度的影响,确定了船舶动力定位时的最佳风向并提出了若干工程建议,有助于船舶动力定位的优化设计及保证海上安全作业。     

强风浪下基于遥感图像的海上船舶定位方法

为了提高海上船舶的强风浪下定位性能,提出基于遥感图像特征提取的强风浪下海上船舶定位方法。采用遥感探测方法进行船舶图像采集,对采集的强风浪下海上船舶遥感图像进行降噪处理,采用多尺度小波分解方法进行船舶遥感图像的块分割,实现对船舶遥感图像的边缘轮廓特征提取,根据船舶遥感图像的边缘轮廓特征进行海上船舶跟踪定位,实现强风浪下海上船舶遥感图像的融合跟踪和定位识别。仿真结果表明,采用该方法进行海上船舶定位的准确度较高,输出图像的质量较好,提高了船舶定位识别的鲁棒性。     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。     

降低船体振动的桨舵偏置设计方案

采用比水面船舶常规桨舵配置多一只舵或少一二只舵，通过合理布置桨舵相对位置，以降低船舶的振动和噪声、提高船舶推进效率、提高船舵控制航向的性能。此方法特别对水面船舶设计有实用价值。     

两相流相互作用下的船模微气泡减阻性能数值仿真

基于两相流理论,对集装箱船船模进行微气泡减阻性能数值仿真研究。分析船模在不同喷气口位置、流体含气率、不同喷射速度和角度下的流场分布和减阻效果。结果表明：当流体微气泡含量过高时,会增大船体摩擦阻力,流体含气率为10%~20%时,有较好的减阻效果,喷气口位置在距离球鼻艏后缘约三分之一船长附近具有较高的空气覆盖率,喷气口喷气方向垂直向下所产生的减阻效果比喷气方向偏向船侧效果要好,且船速较高时可允许较高含气率流体注入流场并增大减阻效果。     

非线性滤波器在动力定位船位估计中的应用

针对动力定位船舶在作业过程中因丢失GPS位置测量信号,从而导致动力定位系统不能正常工作,而使船舶偏离作业点的问题,设计了一种非线性滤波器,它可以利用以前保存的历史数据进行船舶位置的实时估计,从而使船舶在一定的时间内可以维持在作业点附近,当重新获得GPS信号后,又可以快速地进入正常工作状态。为了使历史数据能够更准确地反映船舶的实时位置,利用历史数据相对于作业点的平均偏差对历史数据进行了补偿。最后给出了此非线性滤波器在船舶仿真系统中的仿真曲线,分析表明在有滤波器的情况下,船舶真实位置估计的准确度比没有滤波器的情况下有明显的改善。     

船舶横移运动的操作及转心位置变化规律的探讨

通过对几种船舶横移运动的操纵方法与理论研究，得出结论：船舶操纵中横移运动与转心位置变化规律的关系，即在航船舶的转心位置与流速和船首转向有关，不论船舶上、下水航行，只要航速相等或接近相等，当船首顺流转向时，转心后移；船首逆流转向时，转心前移。这一规律在船舶系离泊与避碰操纵中应充分应用。     

考虑船位预测不确定性的船舶碰撞危险度计算方法

[目的]船舶碰撞是威胁智能船舶航行安全的主要因素。船舶碰撞危险度计算模型应及时发现船舶航行中潜在的碰撞风险,为智能船舶的自主避让决策提供依据。[方法]首先,根据船舶领域侵入程度与侵入时间等参数,分析基于领域的碰撞危险参数计算模型,将航行场景划分为单船会遇局面和本船与船舶群组的会遇局面,给出一种新的多船会遇情况下的碰撞危险参数计算模型;其次,基于维纳过程对船位预测不确定性进行建模,根据卡方分布获取船位预测不确定性椭圆;最后,给出考虑船位预测不确定性的碰撞危险参数计算方法。[结果]该计算模型能够考虑船位预测不确定性对船舶碰撞危险的影响。[结论]可以进一步保障智能船舶的海上航行安全。     

船舶锚系三维建模及拉锚试验的仿真分析

提出了一种基于ADAMS和UG的轮船锚系三维建模和拉锚过程动态仿真分析的方法,利用该方法可以验证锚链筒、锚穴形状、尺寸及在船上位置等设计的可行性,及时发现设计上存在的问题,根据仿真结果对锚链筒和锚穴位置和形状进行设计修正,取代传统的木模拉锚试验.该方法可节约人力物力,提高工作效率.通过对2600kW近海拖轮船首及锚系三维建模及基于ADAMS动力仿真分析,验证了该方法的正确性和可行性,并且具有木模拉锚试验所不能实现的优越性.     

船舶动力定位系统总体设计研究

船舶动力定位系统,主要实现船舶在要求的作业活动中保持设定的经纬度或者相对于海床的固定位置,或者期望的运动方向,即在风、流、浪产生的力作用在船舶的情况下,动力定位系统能够通过各推进器控制船舶,并使船舶按照操作者的指令移动、保持位置或航向,同时,符合相应规范要求。本文主要介绍船舶动力定位系统的总体设计,包括硬件框架设计和软件框架设计。最后,给出了基于这种总体设计的动力定位系统实船试验结果。     

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

实船主柴油机套合曲轴滑移后的振动分析

柴油机在实船使用中,因种种原因有可能使套合曲轴受力过载而发生套合部位滑移。本文对“华”字号轮主机套合曲轴滑移后作其受力以及轴系扭振影响分析,提出在小滑移量下可不作曲轴套合部位的复位,而采用调整机器定时机构来改善因套合曲轴滑移引起的机器工作粗爆性。实践表明此法是可行的。