无线传感器网络WSN在船舶动力定位系统中的应用

船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正确估计船舶的当前位置,在这种情况下,传统使用的GPS、北斗等卫星定位系统精度较低,难以实现船舶灵活、快速、高精度的调整与控制动作。本文提出一种基于无线传感器网络WSN的船舶动力定位控制模型,利用传感器网络测量外界风力、风向,结合当前船舶的行驶航向,利用数学模型估计船舶的偏移量,进而进行智能的控制。通过仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的方法能够以较低的实现代价,实现较高的动力定位精度,具有较高的实用价值。     

在船舶动力定位系统中利用无线传感器网络进行数据融合

目前,不管从纵向还是横向上来看,人们对海洋的开发和探索都在不断加深。而船舶是目前海上作业的主要工具之一,因此,必须为其装备精确的动力定位控制系统。其主要作用是通过定位和传感器监测船舶以及海洋环境的状况。由于获取的数据量非常大,这就需要通过特殊算法对这些数据进行精简和管理,以期充分利用这些数据来提高系统的精确度和可靠性。本文结合最新的无线传感网络技术和传统的船舶动力定位控制系统技术,充分研究了数据融合方法。     

船舶动力定位系统

船舶动力定位技术在航运业具有举足轻重的地位.介绍动力定位技术的发展历史,系统的结构组成、工作原理和工作模式,提出了动力定位技术的研究热点.     

海上无线传感网络的高精度数据采集算法研究

随着船联网技术的发展,无线传感网络WSN在海上信息领域得到广泛应用,其主要用于数据采集、融合、发送及处理。无线传感网络WSN基于多跳的自反馈网络,较易受到海上环境的干扰,且在网络中存在大量重复覆盖范围,这些导致节点数据采集精确降低。本文对现有传感网络架构进行研究,设计一种多层次树形拓扑结构,提高了采集数据精度。     

船舶动力定位系统设计及试验研究

本文把自适应卡尔曼滤波器理论和最优控制理论应用于典型的船舶动力定位系统。它是基于线性化的船舶运动方程,通过自适应卡尔曼滤波器对船舶在风、浪、流的作用下的高频运动和低频漂移分别进行估计,以保证定位控制仅仅对船的低频漂移进行补偿。本系统中的自适应滤波能自动适应海况的变化,以保证估计参数的精确。该系统设计已在中国船舶科学研究中心耐波性水池通过模型试验进行了验证。     

浅析船舶动力定位系统的控制技术

动力定位系统作为一种闭环控制系统,其通过测量系统检测船舶实际位置和目标位置之间的偏差,然后依照环境外力的影响计算出促使船舶回归目标位置需要的推力,对整条船的各种推进器分配推力,推进器产生一定的推力以后与风、浪、流等外力干扰相抗衡,从而确保船舶顺着确定的航道航行。文中首先简要介绍了船舶动力定位系统的组成部分及工作原理,然后分析了PID控制技术,LQG控制技术,模糊控制技术,神经网络,DRNN神经网络等,最后展望了船舶动力定位系统控制技术的发展。     

船舶动力定位系统的数学模型

阐述了船舶动力定位系统的发展，给出了完整的动力定位系统的船舶低频与高频运动、推力器、风、浪、流等数学模型，最后给出了综合运动模型。     

船舶动力定位系统简介

在各类海洋工程船舶中有一个基本相同的设备配置,就是都具有动力定位系统(DYNAMIC POSITIONING SYSTEM,简称DP)。我公司在1994年购入的工作船“华发”轮,是我国唯一的配有较旧型动力定位系统的船舶。现对船舶动力定位系统作一介绍,作为抛砖引玉。     

数据融合技术在舰船动力定位系统信息采集的应用研究

为了提高舰船在海上定位的精度,同时减少因传统的船舶抛锚系泊方式带来的成本高、稳定性差等缺点,船舶工业领域对舰船动力定位系统的研究投入了大量的精力。动力定位系统利用舰船的推进器抵抗海浪干扰,使船舶保持在某一水域的动态平衡。本文针对舰船动力定位系统的信息采集问题,充分利用数据融合技术和传感器技术,提高了动力定位系统的信息采集时效性、可靠性和准确度。     

船舶动力定位系统参数辨识方法的研究

根据船舶动力定位控制系统设计的需要,针对水面舰船三自由度动力定位系统的结构和组成原理,提出了水面舰船动力定位控制系统模型参数的离线最速下降寻优的辨识方法,它既能节约系统模型参数的辨识时间,又能减少试验费用,从总体上提高了动力系统研制过程的工作效率。     

舰船无线传感器网络节点定位技术研究

信息化技术正在快速发展,在船舶工业中出现了基于无线传感网技术的定位技术。通过无线传感网技术,人们能够从一定程度上弥补传统的岸基定位和GPS定位技术的不足,同时也获得了更好的定位精度和抗干扰能力。本文主要研究无线传感网定位技术的结构和工作原理,并提出一种改进型的分布式加权定位算法,极大地降低了舰船的定位误差。通过Matlab软件进行仿真验证,对无线传感网中的传统定位技术和改进的定位技术进行性能比较。仿真结果表明,改进后的定位算法具有良好的定位能力,应用前景广阔。     

无人船无线传感网络远程遥控系统

传统无人船舶远程遥控系统,能够完成船舶的远程遥控工作,但存在遥控精度低,受环境影响因素大等问题,为此设计基于无线传感网络的无人船舶远程遥控系统。使用Zigbee无线高频通信频段,构建无线传感网络拓扑结构;根据无人遥控系统中节点数据指令,进行遥控命令数据解析,采用多种RREQ命令帧,实现无人船舶的安全准确控制,完成无人船舶远程遥控系统设计。实验数据表明,该无人船舶远程遥控系统比传统遥控系统航行精度提升57.83%,同时具有较强的抗环境干扰能力。     

基于传感器网络的船舱环境监视系统

对船舱环境进行智能化监测,有助于及时发现异常状况、确定隐患的位置,并提前发出预警,从而可以有效避免火灾等船舶事故的发生,对于船舶航行安全有着重要的意义。传感器网络是21世纪新兴的科技之一,具有灵活性好、功能丰富等特点,在多种领域中得到广泛应用。本文提出一种基于传感器网络的船舱环境监视系统,对这种系统的框架进行研究,并对路由协议、三维定位等关键技术进行分析和研究,最后通过在船舶中的实验,证明本文提出方案的可行性。     

无线传感网络在海上作战定位系统中的作用

对舰船位置的精确定位及信息反馈在现代化海上作战指挥系统中尤为重要。无线传感网络由众多具有数据采集、信息处理及无线通信传感器节点组成的网络,它作为海上目标定位及信息传输关键网络在作战中起到关键作用。本文首先分析海上作战无线传感网络结构,研究了网络的可靠性、安全性及定位精确性问题。最后设计一种RSSI传感网络稳定定位方法,通过对采集信息的分层采样及对无线传感网络的离散化处理,提高了定位精度。     

无线网络船舶监控中心多源数据定位

为提高船舶监控中心数据定位的准确性,设计一个无线网络的船舶监控中心多源数据定位方法。采用压缩感知方法收集多源数据,压缩后向sink转发,采用最小生成树传递数据,采用D-S证据理论算法组合从不同信息源上采集得到信息,融合数据,对发送节点与接收节点之间的时间表转换,估计消息传输延迟,转换数据采集时间,采用后验概率公式,实时调整数据坐标,实现船舶监控中心多源数据的定位。实验包含数据距离测量、不同迭代次数下定位误差、不同锚节点数量定位误差3个部分,结果表明所提出的方法不仅能够准确测量数据的距离,受到迭代次数与锚节点数量的影响较小,能够准确定位到数据的位置,有效提高了数据定位的准确性。     

无线传感器网络的船舶航行姿态在线校正

为了提高船舶航行姿态准确性,针对当前船舶航行姿态在线校正方法存在的错误大、实时性差等缺陷,提出了无线传感器网络的船舶航行姿态在线校正方法。首先分析船舶航行姿态在线校正原理,并采用无线传感器网络对船舶航行姿态数据进行实时采集,然后根据无线传感器网络采集数据对船舶航行姿态误差进行预测,并根据预测结果对船舶航行姿态进行在线校正,最后进行了船舶航行姿态在线校正仿真对比实验。结果表明,无线传感网络的船舶航行姿态在线校正精度高,船舶航行姿态在线校正速度快,船舶航行姿态在线校正效果明显优于其他方法,解决了当前船舶航行姿态在线校正过程存在的一些难题,具有广泛的应用前景。     

基于动态聚簇结构的无线传感网络在海上通信中的应用

无线传感网络在海上无线通信系统中的应用越来越广泛,而受到海上环境的影响,网络的能量消耗及生命周期是衡量海上无线传感网络最重要的性能参数。传统无线传感网络的数据传输在单个节点之间进行传递,效率较低,而现有的基于簇结构的无线传感网络,把传感网络中的所有传感器节点按照一定的逻辑结构进行划分,增加了系统的传输效率。本文在研究现有的无线传感网络基础上,提出一种基于动态聚簇结构的无线传感网络,并进行仿真。     

动态模糊神经网络在船舶动力定位中的应用

在前向模糊神经网络的归一化层和输出层之间加入递归层,形成的一种新型动态模糊神经网络(DFNN)具有动态映射能力,从而对动态系统有更好的响应.文章还推导了基于BP的反传学习算法.运用DFNN对船舶动力定位控制进行的仿真实验结果证明了该方法的有效性.