公务船阵位机动计算模型研究

通过分析公务船艇占领阵位的作图解算基本原理,构建以机动船为中心的占领阵位机动数学计算模型,并利用Matlab语言编程进行数据处理与模型解算,实现占领阵位自动绘算软件。实际运行效果表明,模型稳定、可靠,基于该模型的自动绘算软件能够准确、快速地计算出机动结果;该模型同样适用于变换阵位机动与保持阵位机动,为公务船艇阵位机动决策提供技术支持。     

舰船回转拖曳线列阵水听器阵位预测研究

拖曳线列阵水听器阵位定位问题是舰船辐射噪声自监测关键技术之一.论文基于观测基本原理建立了舰船回转拖曳线列阵水听器阵位的观测方程,推导了观测值与阵位参数的关系式.利用水动力学方法得到的舰船回转拖曳线列阵阵位为想定阵形,采用非线性最小方差曲线拟合的Levenberg-Marqudat(LM)算法,预报了舰船回转拖曳线列阵水听器的阵位.通过与想定阵形对比分析,研究了初始阵位偏离度和时间观测标准差等对水听器阵位预测精度的影响和规律.阵位预测的最大偏差出现在水听器阵位的两端,阵位中心点的预测与想定阵位一致,表明所提出的方法可实现仅基于本船信息预测舰船定常回转拖曳线列阵的阵位.     

云模型的舰船维修成本建模与预测

通过对舰船维修成本的准确建模和预测,降低维修成本,提高舰船维修质量,保证舰船良好工况,提出一种基于K均值指标聚类划分和粒子群优化的云模型下舰船维修成本建模和预测方法。以舰船维修的材料开销、人工开销、舰船寿命周期折损以及配件成本等参数为约束指标,采用K均值聚类算法进行维修成本指标系数聚类划分,将成本最优问题转化为聚类中心最短问题,并以此为优化目标函数,采用粒子寻优算法进行最优解求解,通过线性插值方法进行拟合计算避免解向量陷入局部最优,实现云模型的舰船维修成本预测。仿真结果表明,采用该方法进行舰船维修成本预测的准确性较高,维修效率和质量得到提高。     

舰船与其通信天线系统的数值模拟

以舰船上的通信天线为研究对象，应用网格模型分析法和矩量法对其进行计算，给出了求解复杂天线问题的一般思路。基于Pocklington积分方程和Galerking法，采用分段正弦函数展开，计算得出此类天线的输入阻抗和辐射方向图，并与无限大导体平面上的天线进行了比较。计算结果反映出了船体对舰船天线本身的影响。     

破损舰船瘫船状态倾覆概率评估方法

国际海事组织已基本确定了完整船瘫船状态下的第2层薄弱性倾覆概率评估方法。由于破损舰船在风浪中运动的复杂性,破损舰船瘫船状态下的倾覆概率评估方法还未提出。基于完整船瘫船失效模式评估方法的思想,对破损舰船的横摇运动进行简化,提出一种评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法,并利用实船进行计算分析。分析各参数对倾覆概率的影响,研究对称进水和非对称进水这2种情况下的倾覆概率。结果表明:所提的用于评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法可行,其中非对称进水更为危险,可为研究破损舰船瘫船稳性提供参考。     

潜艇占领射击阵位的绘算和计算方法研究

为达到理想的攻击效果,潜艇必须在使用武器之前占领一定的射击阵位。通过绘算和计算的方法,确定潜艇占领射击阵位所需的最小速度及对应航向、潜艇以某速度能否占领射击阵位及占领射击阵位的航向范围。     

采用高频法对舰船目标RCS的仿真计算

对舰船一类电特大尺寸复杂目标雷达散射截面（RCS）的计算通常是采用高频法。以舰船天线对舰船总体RCS的影响分析为例，研究了实际应用高频法计算舰船RCS的一些关键技术，其中包括目标几何建模和基于3D几何模型的舰船RCS计算原理和方法。     

采矿试验船简化结构设计方法

考虑到不同船型的波浪载荷预报过程中的控制参数不相同,针对计算工况进行简化可以提高设计效率,以采矿试验船为目标船型分析采矿船的简化设计方法,同时对其波浪载荷及强度进行分析,基于SESAM软件分析月池结构以及全船重量重心对波浪载荷预报极值的影响,以及设计波法的总强度结果;通过子模型方法计算局部强度,得到其应力传递路径并优化局部结构加强,基于谱分析法计算疲劳强度,确定结构设计关键位置,简化采矿试验船的结构设计。     

浅水航道舰船水压场理论解及其计算

基于浅水波动势流理论,建立亚临界航速和线性跨临界航速浅水波动控制方程。基于薄船假定,利用傅里叶积分变换法获得浅水航道舰船水压场理论解。通过数值求解,分析舰船航速、水深、航道宽度、色散效应对舰船水压场特性的影响,并与源汇分布法计算结果进行对比,验证所建立的浅水航道舰船水压场数学模型和计算方法的正确性与有效性。     

基于互信息的舰船目标HRRP数据库验证

舰船目标高分辨距离像（HRRP）数据库验证的背景下,文章结合舰船目标特点分析了其HRRP信号模型,阐明了基于求解互信息的方法的原理,采用了求解MMI（Modal Mutual Information）的思路,并予以仿真验证。该方法也对基于HRRP的实际舰船目标识别研究提供了一种新的思路。     

云平台的海上舰船数据挖掘算法研究

首先进行海上舰船云平台的设计,运用云平台来聚集比照船各方面的性能,建立完整的舰船性能数据库。本文从舰船数据挖掘的目的出发,在设计数据挖掘算法时利用核主元分析、归一化、舰船分两类、新船与参考船比较计算、线性逼近等步骤。分析海洋环境和舰船性能之间的关系,并给出舰船性能公式。最后通过实验进行数据挖掘结果的分析。实验结果表明,本文所设计的算法在时间复杂度和准确性方面要优于其他算法。     

一种基于高阶谱特征的舰船目标识别方法

基于高分辨距离像(HRRP)的舰船目标识别问题,提出了一种基于高阶谱特征的舰船目标识别方法。在对舰船目标HRRP特性分析的基础上,首先利用姿态角进行方位约束筛选,然后通过高阶谱特征结合欧氏距离测度最近邻分类器进行识别匹配。通过10类军民船目标的实测数据进行测试,验证结果表明该方法在舰船目标识别领域具有很好的应用前景。     

一种基于偏微分方程的高速水面舰船型线自动生成方法

在应用微分几何原理对高速舰船船体型线几何特征边界条件进行分析的基础上,提出了一种应用数学模型构建高速水面舰船船型的设计方法。文中的方法在设计出用函数表达实船的船体形状后,能借助无需人工干预型值CAD技术自动得出设计船的型值表、型线图和任意视向的立体船图,且能保证具有最小阻力这一目标性能。     

基于CFD方法的某喷水推进舰船矢量控制运动仿真

以喷水推进舰船为研究对象,基于计算流体动力学（CFD）方法获得其水动力导数,在设计航速下对其进行矢量运动控制仿真研究。采用STAR-CCM+开发CFD求解器,采用流体域体积（VOF）方法求解自由面,选用Realizable k-ε模型作为湍流模型。通过纯横荡试验和纯艏摇试验的平面运动机构试验对船体受到的横向力和摇艏力矩进行分析,得到水动力导数,并构建适用于喷水推进舰船的操纵运动模型。结合建立的操纵运动模型设计喷水推进船的艏向控制器并进行矢量控制仿真,验证所提方法的可行性。     

能量受限无人机与移动舰船通信中的轨迹优化

[目的]无人机（UAV）可以为舰船提供目标区域详细图像并进行目标识别。在无人机与移动舰船通信过程中,为实现无人机数据的快速采集和卸载,以最小化通信任务时间为目标,在多约束条件下提出一种基于hp自适应伪谱法的无人机三维轨迹优化方法。[方法]首先对三维空间下的固定翼无人机进行动力学建模,将其通信的轨迹优化问题描述为受状态约束的最优控制问题。然后基于舰船运动模型,结合移动目标存在定位误差建立信道模型,并考虑无人机能量受限,在原问题基础上增添通信约束和能量约束,提出一种基于hp自适应Radau伪谱法的轨迹优化方法,将原问题转化为有限维非线性规划问题进而求解。分别在5种约束场景下采用所提方法进行仿真分析,并与p伪谱法结果进行对比。[结果]仿真结果表明,在给定定位误差时,无人机与舰船仍能在各类约束下以较短时间完成通信。[结论]研究成果为海上通信系统提供了有效的解决方案,对无人机与舰船通信中的轨迹优化问题具有参考价值。     

机器学习算法的舰船路径跟踪误差估计

针对传统舰船路径跟踪误差估计方法存在误差估计性能较差的问题,设计一种机器学习算法的舰船路径跟踪误差估计方法,对舰船路径跟踪时的运动方向进行简化。根据其扰动状态对舰船路径跟踪实施扰动分析,获取舰船路径跟踪时的旋转角度与角速度。设舰船在初始跟踪位置开始跟踪目标船,通过轨迹跟踪获取目标船的参考运动轨迹,利用饱和输入约束获取舰船路径跟踪目标轨迹的控制参数,并将其作为目标船参考运动轨迹的决定优化变量,获取参考运动轨迹,利用机器学习算法对舰船路径跟踪误差进行估计。为了证明机器学习算法的舰船路径跟踪误差估计方法的误差估计性能较好,将传统方法与该方法进行对比实验,实验结果证明该方法的误差估计性能优于传统方法。     

舰船隔振系统参数分析的数学模型研究

为了有效提高舰船隔振系统参数匹配度分析的准确性,设计一种舰船隔振系统参数匹配度分析模型。通过船舶当前隔振系统的数据嗅探分析程序,提取监听数据信息并通过变频处理,保证数据信息的完整性,设其为无阻尼结构建立振动方程,计算舰船隔振系统结构振动固有频率的灵敏度,依靠通量公式和约束条件建立匹配度目标函数,根据匹配度分析公式,实现当船船舶隔振系统匹配度分析,完成模型的建立。仿真环境下实验数据表明,应用该分析模型获取的匹配度结果,纵向振幅匹配度分析准确率提高了32%,横向振幅匹配度分析准确率提高了27%,可以有效提高舰船隔振系统参数匹配度分析的准确性。     

舰船数字图像局部模糊特征智能识别方法

当前舰船数字图像识别方法存在明显不足,如识别成功率低、识别过程太复杂等。为了改善舰船数字图像识别准确性,提出一种舰船数字图像局部模糊特征智能识别方法。首先收集舰船数字图像,并进行噪声除去处理,以获得更优的舰船数字图像识别特征;然后提取舰船数字图像识别的局部特征,并引入主成分分析算法对特征进行分析,减少特征数量;最后引入模糊聚类算法计算舰船数字图像特征之间的距离。根据距离划分舰船数字图像的类型,在Matlab环境中的舰船数字图像识别测试结果表明,本文方法解决了当前舰船数字图像识别方法的局限性,舰船数字图像的平均识别率超过92%,舰船数字图像的误识率极低,识别结果明显好于当前几种重要的舰船数字图像识别方法,具有实际应用前景。     

大扰动状态下基于多目标差分进化算法的舰船电网重构研究

以保障舰船电网稳定供应为目的,研究大扰动状态下基于多目标差分进化算法的舰船电网重构方法。该方法通过分析舰船电网在大扰动状态下的冲击规律后,计算当前舰船电网的动态势能,并以该动态势能作为基础,建立由电网负荷恢复度指标、开关操作代价、电网设备负载率等目标函数组成的舰船电网重构模型,同时设置该模型的电网负荷供电约束和电流约束条件,使用多目标差分进化算法经过种群交叉、变异和父代竞争,输出舰船电网重构模型求解新种群,实现舰船电网重构模型求解,得到舰船电网重构结果。实验表明：该方法计算大扰动冲击时,舰船电网暂态势能与其实际曲线完全重合,计算舰船电网暂态势能结果精度较高;可有效对舰船电网进行重构,重新配置舰船电网内设备开关状态,应用效果较佳。     

基于高阶面元法的浅水域中船-船水动力相互作用数值预报

文章开发了一种基于非均匀有理B样条（NURBS）的三维高阶面元法对浅水域中两船会遇和追越时的船-船水动力相互作用进行预报。该方法采用NURBS精确表达船体曲面,采用配置点法满足离散的边界积分方程,在边界面上的源强分布确定之后采用B样条表达物面速度势分布。基于低速假设,忽略了自由面的兴波效应,采用无穷镜像法处理刚性自由面和浅水效应,采用时间步进法在时域内求解速度势。将文中计算结果与基于RANS方程求解的CFD方法和细长体理论方法计算结果比较,验证了该方法的有效性。在此基础上,分别在不同水深、船间横向间距和船速下进行了系列的计算,分析了这些因素对船-船水动力相互作用影响。结果表明,在相同的工况下,船-船会遇时相互作用力比追越时更大,对水深变化更敏感,而对横向间距不如追越时敏感。