测量船驾驶室人机环境设计

船舶驾驶室是船舶航行指挥控制的核心部位,是一个高度人机交互的位置,对驾驶室进行人机环境设计是减轻驾驶室人员压力、保障航行安全的重要手段。在驾驶室人机环境设计中,涉及视野视线、窗户、通道、设备外形等多种设计变量,变量之间又存在相关联系。目前在国内尚缺乏对驾驶室人机环境设计流程的专门研究,文章在对国内外规范整理后,归纳出一种驾驶室人机环境设计流程。并以测量船为例,使用GB/T 10000-88的中国成年人人体尺寸,进行了符合站姿和坐姿使用条件的驾驶室布置设计、设备尺寸要求及工作环境设计。     

船舶航行过程信息分层采集优化算法

为了提高船舶航行过程信息采集的准确性,减小由于数据采集环境干扰产生的误差,提出船舶航行过程信息分层采集优化算法。在处于航行状态的船舶上安装船舶采样设备,按照信息的不同采样要求构建分布式分层模型。利用安装的船舶航行采样设备,在构建分布式分层模型下,从动态信息层和静态信息层2个方面对船舶航行信息进行分层采集,并将采集到的信息进行模数转换处理,保存最终的数字信息,实现船舶航行过程信息的分层优化采集。经过实验发现,与传统的船舶航行过程信息采集算法相比,船舶航行过程信息分层采集优化算法的平均采集误差率降低了3.43%。     

港口导航标志

瑞典马工(Moagon)公司利用独特的集光器制成的新型光导航设备,使船舶能在狭窄的港湾或海峡航行,并使桥楼驾驶室操作与锚泊更为方便。马工航行引导设备是一种短程导航标志,它是一个非人工操作的岸基可视设备,     

增设船舶第二驾驶室 创造更充分了望条件

随着全球经济发展及一体化进程的加快,航运市场日益繁荣,航行安全对船舶了望提出了更高的要求。但随着船舶逐渐向大型化、多样化、特种化发展,由于船舶结构、通航环境日益复杂等造成了了望的更加不足,同时由于人性化管理对船员在了望过程中的工作环境提出了更高的要求。在此前提下,设置船舶第二驾驶室,在特定水域辅助驾驶室值班了望的理念应势而生。本文就设置船舶第二驾驶室做出探索,对其设置的必要性进行阐述,引出船舶第二驾驶室模型、设置位置、设施配备等要求,进而就设置可行性展开论述,得出增设第二驾驶室将为保障船舶安全航行和人命安全发挥重要作用的结论。     

基于总线的船舶航行保障智能控制系统

当前船舶行业对自动化要求越来越高,多领域技术群体和交叉融合呈现增长趋势,船舶制造技术也正朝着数字化、网络化和智能化方向发展。为了保证船舶在航行和实际作业中的安全性、稳定性以及可靠性,针对船舶航行保障系统中各设备单元分散独立、智能化低和信息不共享等问题,对船舶驾驶室中航行保障控制系统进行研究与设计。该系统利用现场总线实现航行保障单元间的互联互通、协调工作,方便终端用户操作及监控,提高了船舶航行的可靠性。     

利用改进遗传算法进行零航速减摇鳍控制器优化设计

船舶在复杂水面环境中航行时,由于波浪对船体的扰动,船舶在航行时会发生纵横方向上的摇荡等各种运动,由于横摇受到风浪的作用最为明显,对船舶的整体稳定性影响也是最大的。为了有效改善船员在舱室里的生活环境,需要减摇鳍对船舶的摇摆进行抵消,降低其不稳定性。本文对船舶的零航速减揺鳍工作原理进行叙述,并分析其控制模型,通过改进的遗传算法,优化减揺鳍的控制器参数,同时设计虚拟的海洋运行环境,对减摇鳍的控制效果进行仿真,使减揺效果达到最优。     

改进PID控制优化算法的航行轨迹研究

航行轨迹是一个时变性非常强的问题,当前航行轨迹控制优化算法存在控制误差大,无法对航行轨迹进行实时跟踪和控制,为了提高航行轨迹控制精度,改善航行轨迹跟踪和控制的实时性,设计了一种基于改进PID算法的航行轨迹控制优化方法。首先对航行轨迹控制原理进行分析,采用PID控制器对航行轨迹进行优化和控制,然后针对PID控制器的参数优化问题,引入蚁群算法进行参数在线调整,满足航行轨迹时变性特点,最后在Simulink环境下对航行轨迹控制进行仿真模拟实验。结果表明,本文方法的航行轨迹控制精度完全满足船舶实际工作要求,大幅度改善了航行轨迹的实时控制效果,是一种精度高、速度快的航行轨迹控制优化方法。     

基于多维关键数据挖掘的船舶航行路径控制算法

船舶航行路径受到航向、速度、发动机性能参数等关键数据的影响,对路径稳定性控制较为困难,为了提高船舶航行路径控制的稳定性,提出一种多维关键数据挖掘的船舶航行路径控制算法。构建船舶航行的运动学模型,采用轴加速度计、磁力计和三轴陀螺仪等测量设备进行船舶航行路径的多维参量采集,对采集的原始参量数据进行自适应融合处理,进行船舶航行路径控制参量的量化跟踪估计,采用多维关键数据挖掘方法获得船舶航行的最优的姿态角和最优路径解析参量,实现船舶航行路径优化控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶航行路径控制的稳定性和鲁棒性较好,对关键数据的估计精度较高,提高了船舶整体控制的稳健性。     

基于人机工程的船舶驾驶室设计评估

船舶驾驶室的设计质量直接影响航行安全、作战能力、团队作业效率和船员身心健康等问题。为了提高我国船舶驾驶室的设计质量,从人机工程的角度建立了驾驶室多属性数学设计评估模型,开发了驾驶室数字化设计评估软件。实例研究表明,提出的设计评估方法能够精确客观地测量和计算各参数的设计优劣。在驾驶室设计阶段可进行交互式的设计与评估,缩短开发周期,并通过数据库追溯评估过程,发现设计缺陷并进行改进,指导驾驶室设计方案的优化和筛选工作。     

船舶驾驶室光污染成因及机理分析

本文从船员对驾驶室光污染治理的需求出发,重点对人眼视觉的生理基础、视觉与暗视觉、夜视力与暗适应、眩光和后像等角度分析了船舶驾驶室光污染成因。在此基础上,针对某船驾驶室典型布局,搭建仿真模型,基于建模仿真对驾驶室光污染机理进行了研究。本文研究成果对开展船舶驾驶室光环境控制具有一定的参考意义。     

舰船舰桥整体设计及验证方法研究

舰桥包括驾驶室、桥翼区域及其安装设备,是舰船执行航行指挥的核心部位。其整体设计包括对驾驶室位置、布置、涂装等设计,也包括对驾控台及相关设备的要求设计。本文通过对国内外相关规范的整理,结合舰船任务特点,从航行任务设计、人机环境设计、信息体系构建等方面进行整体设计,并结合虚拟仿真计算和半实物模型评估对设计进行验证,论述了一种完整的舰桥整体设计和验证方法。     

船舶航行轨迹预测的数学模型设计

为保证船舶航行的高效和准确,对船舶航行轨迹预测方法进行优化。结合惯性定位原理建立相应的船舶航行轨迹坐标系,规范船舶航行轨迹坐标数值,根据坐标数值进行最优航行路径的选择,并在复杂船舶航行环境下进行最优路线的干扰去除处理,以便及时对轨迹偏移现象进行有效纠偏。最后通过实验证实,船舶航行轨迹预测的数学模型具有更高的准确性和有效性,充分满足研究要求。     

新型巡航救助船全景式驾驶室视野计算分析

驾驶室是控制船舶航行和作业的关键部位,其布置的合理性对船舶操纵效率和运行安全有着直接影响,而衡量其布置合理性的重要指标便是视野范围。"国际海上人命安全公约"(1974)中明确规定了驾驶室视野的安全性要求,这些要求被国内外各主要船舶规范所引用,但是对视野的规范和规定还局限于前视区域,对全景式驾驶室没有做出相应的规定,国内目前也没有对船舶驾驶室的优化布置及视野计算方法展开过专门研究。在参照我国海船规范中对驾驶室安全视野的校核规定的基础上,受到其它行业中关于视野计算的方法的启发,利用二维平面作图法对某新型海事船多功能综合全景驾驶室的视野盲区范围进行了测量计算,并对计算数据进行了统计分析。分析表明,该驾驶室前台驾驶时前视视野满足规范要求,其它驾驶状态和方位的视野也较开阔。     

基于PID算法的船舶航迹自动控制方法

由于当前船舶航行环境日益复杂易造成船舶航迹偏离等问题,一旦船舶偏离航行易造成严重的安全问题,因此对船舶航迹进行精准控制的要求也越来越困高。由于传统方法缺失自动校正航线等功能,对船舶航迹进行控制仍存在延时、误差等问题,不利于船舶进行准确航行。为了实现船舶航迹自动控制的功能,结合PID神经网络算法对船舶航迹控系统进行优化,基于模糊算法对船舶航行参数进行控制和调整,以便提高船舶沿航线进行准确航行,同时在船舶偏离航线时及时进行检测和校正保持船舶沿标准航迹航行。为检验该方法的有效性,进行了仿真实验,实验结果证明基于PID算法的传播航迹自动控制方法有利于准确保障航迹,自动对船舶航行数据进行分析和矫正,保持船舶控制系统的良好性能。对我国航海战舰控制航迹有一定的指导意义。     

基于航行数据的船舶航行油耗模型建立方法

准确评估船舶的能效表现是研究船舶性能、优化船舶能效的基础。为准确评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响和船舶的能效表现,以某超大型散货船为研究对象,基于船舶智能能效综合管理系统获取大量船舶航行数据,通过数据处理和特征工程找出影响船舶航行油耗的因素,采用人工神经网络建立船舶航行油耗模型。采用该模型预估船舶在一段航程中的总油耗量,验证该模型在评估船舶航行状态对船舶航行油耗的影响方面的有效性。此外,采用该模型对航程和转速进行优化,验证该模型对能效优化的可行性。     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制研究

传统的船舶动力系统,主要依赖于人工控制,因此不可避免地存在人为失误,导致船舶动力控制失败,造成航行安全。而新型的船舶动力定位系统,主要依赖于电气化控制设备和自动化控制程序,并且系统的复杂度决定了必须采用先进的非线性控制算法,对动力系统进行优化。本文主要研究了船舶动力定位系统的非线性变量,并建立了基于全局的水面船舶轨迹预测算法,通过对控制器中的反馈环路进行优化,提高动力定位系统的稳定性及鲁棒性,同时结合云计算系统,将动力定位系统的数据采集后,进行大数据特性分析,从整体上提高了船舶的航行控制能力。     

进化粒子群优化算法在船舶纵向运动参数辨识算法设计中的应用

我国航运事业飞速发展,各种类型和用途的船舶被制造出来,以满足经济发展的需要。而在复杂的海洋环境航行时,由于天气环境可能会非常恶劣,船舶的航行安全受到了严重的威胁。而基于进化粒子群优化算法的控制系统,能够有效对运动参数进行优化,从而避免发生意外,船舶纵向运动的控制是本文的研究重点。由于船舶的纵向控制需要多个系统联合同时进行,需要对众多的相关参数进行时序上的优化,从而找到最优的一组运动模态,以提高航行的安全性。     

基于非线性优化方法的船体线型研究和最小阻力船型设计

在船舶设计与制造领域中,当船舶主尺寸、排水量等条件确定后,如何改善船舶的兴波阻力是一个重点研究方向。船体线型的设计有助于改善船舶的结构强度,减小船舶航行的阻力,提高船舶的航行效率。船体线型的优化是一个多变量、多目标优化问题,本研究建立了船舶的阻力数学模型,结合非线性优化算法对船舶的线型进行了优化,并对优化结果进行了基于Fluent的仿真分析。     

内嵌STM32F103的船舶主机控制系统设计

在现代船舶控制系统中各种计算设备被充分利用,船舶控制的自动化程度得到提高,尤其是在船舶主机控制领域,出现了各种基于PLC可编程CPU的控制系统,通信网络使每个子系统能够与驾驶室主控平台连接,极大地保证了船舶航行的安全。本文在分析船舶主机控制系统的基础上,设计一款基于STM32F103型控制器的主控制系统,并给出部分主要外围模块的原理图,预留通信接口模块。通过此控制系统,人们能够对实际环境下的主控机系统进行一定程度上的功能验证和性能分析。     

试论现代轮机管理及船舶安全航行

现代船舶的自动化水平越来越高,轮机管理在船舶安全航行中的重要性也随之提高。轮机的安全管理是我国船舶自动化发展进程中的重要问题之一,目的是保证船舶运行的安全性和经济性,是船舶的安全航行的重要保障。本文从船舶自身的设备、系统、使用环境以及人的因素等方面分析了对轮机管理和船舶安全航行的影响。