动态环境条件下舰船航向真值测量方法研究及应用

介绍了一种在动态环境下对特定目标进行跟踪来反推舰船航向真值的测量方法-目标真值测量法。该方法采用了动态条件下高精度连续测量技术、数据融合处理技术和动态测量精度分配技术,实现了动态条件下舰船航向真值的高精度连续测量。     

基于变形测量的舰船航向标校方法

为了解决目前航向标校中的船体变形无法克服和采样时间不同步的问题,根据单摄像机三维姿态测量原理,通过若干台摄像机经过多层甲板的传递测量,最后综合各级接力站测量的结果可以得到安装在甲板层艏艉线上的参考物相对于安装在导航平台上的摄像机系统的姿态角,从而减小船体变形对航向标校的影响。并利用软件定时器进行同步录取解决读数时间不同步问题。通过理论分析表明,该方法可有效的提高测量精度,并可拓展使用到所有基座不通视的被试武器系统和测量设备之间的三维姿态测量。     

舰艇真航向动态测量方法中舷角的误差修正及仿真

舰载电子经纬仪相对于岸上物标的舷角测量精度会直接影响舰艇真航向的解算精度。在航行过程中,舰艇会因风浪产生摇摆,舷角的测量精度也会受到影响。本文主要分析了不同摇摆情况对电子经纬仪测量的影响,同时利用坐标变换原理和舰艇提供的姿态信息推导出舷角测量的误差修正数学表达式。最后采用Matlab语言对文中修正方法进行编程与仿真验证。仿真结果表明,误差修正较好地改善了舰艇摇摆对舷角测量的影响,保证了舷角测量的精度,从而为舰艇真航向动态测量研究提供了有力的理论依据。     

模糊逻辑在舰船航向自动控制系统中的应用

分析了设计舰船航向自动控制系统时面临的问题,建立了描述舰船运动的六自由度模型,给出了以模糊逻辑为基础的舰船航向模糊控制系统框图,研究在随机变化的外部扰动作用下,考虑舰船数学模型复杂动态过程与非线性时,以航向误差和误差变化率为输人变量,以舵面位置变化为控制量的二维模糊控制器构成问题,给出了模糊调节器运行参数计算方法,针对舰船摇摆和保持航向最危险的情况给出了仿真结果。     

人工智能技术在舰船航向混合自动控制中的应用

现有航向控制主要使用PID控制器,其主要应用于线性控制问题,而航向控制具备一定的随机性,导致常规航向控制方法稳定性较差,威胁舰船航行安全性,引入人工智能技术提出舰船航向混合自动控制方法研究。设置假设条件构建舰船运动模型,以此为基础,对运动参量进行无因次化处理,避免量纲不同对模型产生不利影响,引入人工智能技术——神经网络算法与PID控制理论进行混合应用,制定神经网络PID控制程序,执行程序即可实现舰船航向的混合自动控制。实验数据显示:在常数大于2条件下,应用人工智能技术后获得的航向控制稳定性指标大于平均水平,说明人工智能技术应用性能较好。     

非线性回波在舰船航向控制系统中的研究

针对海上舰船航向控制问题进行研究。对非线性回波特征分析在舰船航行控制上的应用进行探讨。首先对舰船航行进行数学建模分析,再对航向控制进行建模,并对雷达回波的特性进行详细分析。通过分析捕获到的雷达回波信号相位,得到相位误差信息,进而实现运动补偿,保持舰船航向。最后,以1艘大型舰船为例进行实验仿真,仿真结果证明算法的可行性。     

浅析港口水深测量中的水位改正方法

随着全球定位系统(GPS)的广泛应用,使港口工程大范围、高精度的水深测量成为可能,水位改正是港口工程水深测量中的必要工序,在处理实时水深测量数据时必须慎重选择合理的水位改正方法.根据多年港口工程水域测量的实践经验,提出3种实用性较强的水位改正方法,有利于提高感潮水域港口水深测量的精度和数据处理效率.     

支持向量机技术在舰船航向广义预测与控制中的应用

舰船在海上航行时,受到海浪等干扰力的作用难免会偏离既定航线,严重时甚至发生搁浅等事故,航向的广义预测与控制决定了舰船的航行效率和安全性,是船舶工业领域研究的重点。支持向量机技术是一种新型的智能学习算法,该算法在非线性系统求解、小样本、高维度系统求解领域有重要应用。本文以舰船航向预测与控制为研究对象,系统介绍了支持向量机算法,并基于支持向量机技术对船舶航向进行预测与控制。本研究对于提高舰船航向预测与控制有重要意义。     

舰艇真航向动态测量中方位角解算的影响因素分析

舰艇真航向动态测量是利用航向角与方位角、舷角的关系来解算真航向。其中方位角的精确解算是保障动态检测精度的一个重要因素。本文从理论上分析了舰艇航行状态下纵横摇、GPS天线高度对GPS定位和方位角解算的影响及GPS与电子经纬仪安装位置不重合对方位角解算的影响,并进行了仿真分析,为方位角的精确解算提供了有力的理论依据。     

基于GPS测量系统的舰载作战系统动态航向对准技术研究

针对舰载导航系统对准的实际需求,介绍一种在舰艇动态条件下,利用GPS完成导航系统航向对准的方法,对其中的对准过程和数据处理方法进行详细介绍。通过精度分析,证明该对准方法满足航向对准的要求,同时对保障条件要求低,便于操作,为舰载作战系统的航向对准提供了新的选择。     

动态模糊神经网络在船舶航向控制器上的应用

当船舶在海湾、海峡等狭窄海域行驶时,对于船舶航向控制器的可靠性和灵活性均有较高的要求,由于船舶模型的参数受到航速和载重量的影响,因而无法保证航向控制的精确性。本文提出一种船舶模型控制与动态神经网络相结合的方法,提高船舶航向控制器的控制精度和可靠性。设计一种零稳态误差控制器对船舶航向进行控制,同时利用模糊神经网络确定闭环控制系统的极点,并用仿真证明本文提出的方法具有较高的精确性和可靠性。     

引入模糊子集的证据理论在船舶安全评估中的应用

提出了一种结合D-S证据理论和模糊理论的安全评估方法.从实际应用的角度出发,将证据空间中的事件视为模糊子集,通过引入模糊子集,更好地描述了专家意见(或知识),给出了证据函数的表示.最后,结合某船舶系统,给出了安全评估的具体实现过程.结果表明,该方法可靠、有效,具有一定的实际应用价值.     

三维精密测量技术在船舶脱硫系统改造中的应用

以三维扫描精密测量技术为基础,利用实景复制技术实现船舶形体及部件三维数字化采集、三维建模及船体检测,并应用于在役船舶脱硫系统快速改造工程。可以实现型线绘制、三维建模、三维虚拟安装等,为后期改装设计、零部件检测、虚拟装配、船型验收等应用提供数据支撑,极大提高从采集到检测等工序效率,减少在航船舶停泊时间,节约船舶改装和维修成本。     

考虑浅水影响的航速测量不确定度分析

受实船试航水域水深的影响,对于深吃水的大型船舶航速测量结果必须采用适当的方法进行航速的浅水修正.本文采用GUM测量不确定度分析方法,以某大型油轮为例,对考虑浅水影响的航速测量进行了不确定度分析.     

灰色理论模型在船艇操纵性能优劣论证中的应用

为了解各船艇之间总的操纵性能是否满足安全要求,本文运用IMO等有关船艇操纵性能的衡准,确定了综合评估指标;基于灰色理论中的灰色关联分析法建立了船艇操纵性能进行综合评判模型,并选择了4种典型船艇进行了论证。结果分析表明,此评估模型正确,方法简单易行,对操纵者掌握、了解各船艇总的操纵性能和实际操纵具有指导意义。     

动态刚度阵法在船体总振动计算中的应用

采用动态刚度阵法计算船体总振动的固有频率.该方法不但能简化计算模型,而且能获得较高精度的高阶固有频率.首先通过直接求解等直Timoshenko梁单元的运动微分方程,导出考虑剪切变形和转动惯量影响的平面梁单元动态刚度阵的解析表达形式;其次采用Wittrick-Williams算法结合二分法求解特征值;最后采用本方法计算299 500DWT超大型油船船体总振动的固有频率,并分别与一维梁有限元法和三维全船有限元法计算结果以及实测值进行比较,验证了方法的精确性和有效性.     

Application of H∞ control in rudder/flap vector robust control of a ship＇s course

Given the uncertainty of parameters and the random nature of disturbances that effect a ships course, a robust course controller should be designed on the basis of rudder/flap vector control. This paper analyzes system uncertainty, and the choice of weighting functions is also discussed. When sea waves operate on a ship, the energy-concentrating frequency varies with the angle of encounter. For different angles of encounter, different weighting functions are designed. For the pole of a nominal model existing in an imaginary axis, the bilinear-transform method is used. The ＂2-Riccati＂ equation is adopted to solve the H∞ controller. A system simulation is given, and the results show that, compared with a PID controller, this system has higher course precision and more robust performance. This research has significant engineering value.     

UKF和PF融合算法在动力定位船舶状态估计中的应用研究

针对船舶动力定位状态估计时使用扩展卡尔曼滤波导致模型失配而产生滤波精度不高甚至滤波发散的问题,设计一种融合无迹卡尔曼滤波和粒子滤波的动力定位船舶状态估计算法.该算法以粒子滤波作为整体框架,运用无迹卡尔曼滤波对粒子状态的每次更新进行最优化估计,从而最优化了每个粒子的状态,再根据每个粒子的重要性分布,得出船舶复合运动中的低频状态.Matlab仿真结果表明,该方法能够从含有高频和噪声干扰的测量信息中估计出的船舶低频运动状态,相比于直接使用UKF,该方法的滤波精度更高,滤波性能也比较稳定.     

Application of the Grey topological method to predict the effects of ship pitching

Ship motion, with six degrees of freedom, is a complex stochastic process. Sea wind and waves are the primary influencing factors. Prediction of ship motion is significant for ship navigation. To eliminate errors, a path prediction model incorporating ship pitching was developed using the Gray topological method, after analyzing ship pitching motions. With the help of simple introduction to Gray system theory, we selected a group of threshold values. Based on an analysis of ship pitch angle sequences over 40 second intervals, a Grey metabolism GM（1,1） model was established according to the time-series which every threshold corresponded to. Forecasting future ship motion with the GM （1,1） model allowed drawing of the forecast curve with effective forecasting points. The precision of the test results show that the model is accurate, and the forecast results are reliable.