数字孪生技术在船舶全生命周期的应用架构

详细介绍数字孪生技术的发展历史和概念内涵。将包括物理实体、虚拟模型、服务系统、孪生数据和链接的五维应用模型与船舶全生命周期管理相结合,提出基于数字孪生的船舶全生命周期应用架构。针对船舶研制阶段和营运阶段,提出适用的数字孪生应用框架。为船舶的智能化发展和数字孪生技术在船舶行业的应用提出建议。     

舰艇信息基础设施研究进展北大核心CSCD

新型舰艇信息基础设施的发展,使得舰艇作战系统及专业应用的设计与开发呈现新特点,其概念组成与组织运用是工程设计领域重要的理论课题之一。为此,梳理不同发展阶段舰艇信息基础设施特点,重点总结美海军全舰计算环境的组成与作用,在新型作战系统架构下定义舰艇信息基础设施的内涵和架构,推演舰艇专业应用与作战系统集成优化模式,提炼舰艇信息基础设施技术特征。从舰艇专业应用模式、信息基础设施建设和信息电子前沿技术3个方面,分析总结舰艇信息基础设施的发展趋势。作为舰艇信息基础底座,加快信息基础设施的高水平建设,能够充分发挥作战系统和应用的效能,提高舰艇战斗力。     

基于数字孪生的船舶管加工数字化车间研究

数字孪生是实现物理车间与虚拟车间交互融合的有效技术手段,被国内外相关学术界和企业高度关注,但目前的研究尚处于理论研究阶段,研究成果相对较少且缺乏整体解决方案。本文分析传统车间管控系统架构存在的不足,提出基于数字孪生的数字化车间运行新流程。基于B/S架构进行数字孪生系统设计,并给出与业务系统进行数据及接口集成的方法。利用数据采集网关技术,将现场设备数据进行实时采集、分类、清理及上传,实现基于现场实时驱动的虚拟车间运行。从产品、生产线、过程信息3个方面构建基于数字孪生的车间信息模型。最后,基于武昌造船集团有限公司的全自动化直管柔性加工生产线实现了数字孪生车间系统。     

客货滚装港口数字孪生智慧运作模式

鉴于智慧港口“人-机-物”高度密集、自动化信息化要求较高和信息物理融合需求强的特性,结合客货滚装智慧港口的规划、建设与运维,开展客货滚装港口数字孪生智慧运行模式研究。提出客货滚装港口数字孪生的系统组成及其运行机制;制定客货滚装数字孪生港口的系统架构。该架构融入BIM技术,能够利用BIM的信息模型、模型应用与业务流程信息管理的全寿命周期管控特点,实现港口数字化和智能化运作;给出客货滚装数字孪生港口智能决策的方案,实现安检计重、船舶配载和票务的三位一体智能管控,能够为客货滚装智慧港口建设及其系统开发提供参考。     

船体结构数字孪生技术及应用

数字孪生技术可真实复刻物理实体至数字空间进行虚实映射，其框架包括物理世界、数字世界、孪生数据池、服务应用和数据连接等五个维度。船体结构数字孪生即在数字世界中建立载荷物理场与结构孪生体并实时获取结构响应状态，可从设计仿真、生产制造和航行运维三个阶段探讨应用方向。本文针对模型降阶技术，基于本征正交分解法对船体结构位移场矩阵计算得到正交基底，截取主要成分构建低阶方程组，可快速求解得到降阶模型在各工况下的位移推算值。本文方法与传统有限元结果吻合较好，计算效率大幅提升，可实现船体结构响应的实时分析，为构建船舶数字孪生体提供基础支撑。     

基于数字孪生的测试场景架构及应用研究

虚拟测试场景在智能船舶评估中占有重要地位,数字孪生技术能够对现实环境进行描述、预测,实现智能现实环境与虚拟场景的交互映射。本文探索如何将数字孪生应用于智能船舶虚拟测试,构建船舶和环境数字孪生体来实现船舶在现实环境中如何获取数据、在哪获取数据,获取何种数据映射到虚拟测试场景中,并寻求更为准确的参数。初步构建出基于数字孪生的船舶虚拟测试场景架构,基于该架构进行虚拟测试前后以及船舶远程操作时延优化应用,该架构具有一定的有效性和可靠性。基于数字孪生技术能够提高智能船舶虚拟测试系统的效率和操作精度,增强实验结果的可靠性。     

美国海军舰艇自防御系统发展及应用研究

舰艇自防御系统(SSDS)作为美国海军水面舰艇作战系统体系中的重要组成部分,历经20余年先后发展出多个版本,在承担两栖舰、航母等大型水面舰的防空反导任务方面起到了关键作用,提高了舰艇在现代海战中的生存能力。最新版本系统采用开放式体系结构,具备多层次自防御能力,能够较好地配置利用武器资源,大幅缩短了目标从发现到摧毁所需的时间。本文介绍舰艇自防御系统的发展历程,分析SSDS MK2的系统组成、软硬件体系架构、系统的技术特点,并对新一代舰艇自防御系统做出展望。     

面向服务的舰艇作战系统集成框架研究与原理验证

为适应未来海上战争需求的变化和技术的发展,满足舰艇作战系统集成优化的设计要求,提出采用面向服务架构(SOA)的思想对作战系统进行集成,以提高系统灵活性和互操作能力,实现系统灵活定制部署,促进作战系统系列化发展。介绍面向服务的舰艇作战系统集成的总体框架和技术特征,重点分析面向服务的舰艇作战系统集成的关键技术,并开展集成框架的原理验证试验。试验结果表明,面向服务的作战系统集成技术路线合理可行,在功能层面上能够满足作战系统集成的要求,为作战系统的研制提供了一种新的解决方案。     

舰艇作战系统信息模型研究

系统安全机制是舰艇作战系统的重要组成部分,建立舰艇作战系统信息模型是构建舰艇作战系统安全机制的基础。在分析舰艇作战系统体系结构的基础上,对系统的功能组成进行研究,利用UML建模工具,从数据模型和动态模型2个方面完成系统信息模型的描述。舰艇作战系统信息模型的建立,为实现系统安全机制的构建提供了坚实的基础。     

数字孪生驱动半潜式钻井平台智能技术应用

通过运用数字孪生技术,将物理实体映射到数字孪生模型中,运用大数据挖掘技术并集成人工智能技术,实现多源信息数据的融合,构建海上钻井平台五维数字孪生系统,开发数字孪生驱动的半潜式钻井平台智能监测系统。     

舰艇防空作战

舰艇防空作战在海战中占有重要的地位,防空作战往往是海战的开始,也是执行海上作战任务,如支援登陆和地面作战、保护领土不受海上攻击、保卫海上航线等的重要手段。随着航空母舰、雷达探测系统、导弹攻击系统的出现和发展,舰艇防空作战越来越显示其重要性。     

水面舰艇作战系统的模型集研究

构建合理的水面舰艇作战系统全系统模型,将为作战系统的标准化设计提供技术支持,并为后续的水面舰艇作战系统的优化提供技术基础.通过分析未来水面舰艇作战系统在全生命周期内的设计成果,提取系统设计的关键要素,利用树型结构的功能分解方法和多视图的可视化建模方法,提出了水面舰艇的作战系统模型集(包括功能模型、信息模型、物理模型)的主要组成、相互关系等.     

舰艇作战系统综合保障要求研究

文章根据舰艇作战系统的作战使用特点,对舰艇作战系统的综合保障要求进行了初步研究,以规范舰艇作战系统设计和研制工作,从而保证舰艇作战系统可靠性、维修性、测试性、保障性和安全性水平。     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

单舰艇作战指挥系统体系结构的评估预测技术

在研制单舰艇作战指挥系统过程中,我们有必要对其整体或局部要素、效能进行多次评估和预测,以期得到最大的作战效能。系统体系结构的评估预测是对进一步完善系统作战使用的理论和方法,改进系统的性能,使单舰艇作战指挥系统能更快响应各种威胁具有重要的现实意义。着力讨论评价单舰艇作战指挥系统的体系结构的评价指标。并给出一种评估预测方法。     

舰载作战系统的研制工作

本文介绍了国内外水面舰艇作战系统的概况,对作战系统在方案论证和设计阶段、试验阶段的工作内容;对系统结构、技术指标分配、软件硬件接口、系统陆上试验、作战能力分析、系统可靠性分析、软件管理等技术问题,提出了意见。本文认为形成作战系统是舰艇武器系统的发展趋势,以作战系统概念来进行设计,使舰艇武器系统的研制工作进入一个新阶段。     

基于碰撞检测的舰艇作战计划仿真方法研究

针对舰艇作战计划仿真适用于离散事件系统仿真的特点,介绍了离散事件系统的仿真策略,分析了不同策略的侧重点,结合海战特点选取了适合舰艇作战计划的仿真策略。对舰艇作战计划仿真进行离散事件的分类,研究不同事件类型下的时间确定方法,其中重点阐述了通过"碰撞检测"算法,计算舰艇作战中重要条件事件发生时间的方法。在此方法基础上,结合舰艇作战流程给出了方法的应用分析。提供一种可提高舰艇作战计划仿真效率的可行方法。     

基于碰撞检测的舰艇作战计划仿真方法研究

针对舰艇作战计划仿真适用于离散事件系统仿真的特点,介绍了离散事件系统的仿真策略,分析了不同策略的侧重点,结合海战特点选取了适合舰艇作战计划的仿真策略。对舰艇作战计划仿真进行离散事件的分类,研究不同事件类型下的时间确定方法,其中重点阐述了通过"碰撞检测"算法,计算舰艇作战中重要条件事件发生时间的方法。在此方法基础上,结合舰艇作战流程给出了方法的应用分析。提供一种可提高舰艇作战计划仿真效率的可行方法。     

舰艇作战系统网络的鲁棒性分析

鲁棒性是现代军事网络的一个重要性能指标。采用复杂网络理论,对现代舰艇作战系统网络的鲁棒性进行研究,建立了一般舰艇作战系统网络拓扑图,在此基础上,探讨了舰艇作战系统网络在“随机失败”和“选择性攻击”两种网络损毁方式下的的鲁棒性,提出了一种改善舰艇作战系统网络受到“选择性攻击”时的鲁棒性的方法——“接种”法。     

舰艇作战系统设计中的折衷分析

舰艇作战系统设计是一个自上而下不断调整的过程,系统设计的折衷分析又是其中很重要的一个环节。本文针对作战系统设计中得出的各种功能和技术因素,从计算机系统结构、作战指挥方式和作战室结构等几个方面进行了分析,得出了折衷分析的结果,对舰艇作战系统的设计具有一定的理论参考价值。