物联网环境下舰船行驶环境安全监测系统

传统舰船行驶安全监测系统主要由舰船各部分监测感应单元构成,通过对检测信号的收集来完成对舰船行驶环境安全的监测。此种方法存在多设备间通信协议不统一,需要中转设备转换计算,且信号再回传解析过程中存在延迟的问题。因此,提出物联网环境下舰船行驶环境安全监测系统设计。首先,对传统多个监测点进行精简,保留关键监测点,创建基于物联网技术的行驶安全监测平台。接着,通过引入航线偏差安全监测算法与综合信号安全监测算法,完成系统软件设计。通过数据场景模拟实验测试所设计系统的监测效果,实验结果表明该系统对舰船行驶环境安全的监测结果较为准确,且监测稳定性较好,证明设计系统在舰船行驶安全监测方面优于传统安全监测系统。     

基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。     

分布式在线振动监测网络系统的通信接口设计

振动监测网络可实时监测舰船的动态声场信息,为船舶避碰等安全系统提供准确信息。在线监测对多点进行数据采集,传输,处理,并行数据处理的效率影响整个在线振动监测网络性能。总线技术是一种基于串口多点并行的通信技术,支持多种数据协议及通信接口,本文重点设计了基于CAN船舶分布式在线振动网络通信接口,分析了接口性能。     

海洋实时监测数据库的多来源数据深度挖掘方法

在舰船实时监测数据库的数据挖掘中,针对使用传统数据挖掘方法伸缩性较小的问题,提出了一种舰船实时监测数据库的多来源数据深度挖掘方法,利用差集交叉计数策略,将舰船实时监测数据库中垂直数据格式的多来源数据转换为水平数据格式,利用基于数据集的数据聚类方法,对舰船实时监测数据库中的水平数据格式多来源数据进行聚类分析,利用HFPM数据集构造法,实现舰船实时监测数据库的多来源数据深度挖掘。为了验证该方法的有效性,与PFP数据挖掘方法与mrDFIN数据挖掘方法进行对比,得出该方法的伸缩性为92.3%,通过比较可知,本文所提方法的伸缩性最大,证明了该方法的有效性。     

基于STM32+W5500的双环网磁场数据采集技术

[目的]为了实时获取某舰船外部环境中不同方向的多个磁场信号,用于制定舰船消磁的合适方案及为舰船实现磁隐身提供数据基础,构建一种分布式双环网数据采集系统。[方法]该系统基于ARM嵌入式架构,将STM32F4系列芯片作为微控制器,实时获取现场128个通道的磁场数据,借助以太网通信技术将数据传送至集控中心/上位机。[结果]该系统能够按照既定的处理策略,对舰船各个不同部位的磁场数据进行预处理,然后通过光纤双环网传送到集控中心/上位机供后续处理。[结论]现场运行测试表明,该数据采集系统能够可靠、准确、实时获取现场的多通道、大数据,具有推广应用价值。     

在舰船水压场中利用自回归模型滤波实时检测信号

本文主要研究从海洋背景中进行舰船水压信号的实时监测。首先建立海浪水压力场的自回归模型及滤波器,然后通过自回归参数模型系数法进行舰船水压信号的特征提取,最后利用滑动检测法实现信号的实时检测。通过实际采集到的数据对检测法进行验证。实验结果表明,本文算法实现简单,在信噪比较低的情况下,能够起到良好的检测效果。     

动力调谐陀螺仪漂移测试与补偿系统设计

动力调谐陀螺仪在舰船导航中仍占较大比重。为了测试动力调谐陀螺仪的性能，采用DSP设计了一套漂移数据采集与补偿的实验系统。可采用不同的数学模型算法在DSP中对数据进行实时运算，输出相应的控制信号对陀螺仪进行实时补偿。该系统既适用于陀螺仪漂移数据的采集，也可应用于对不同数学模型进行实时补偿的效果进行对比研究。     

远程云平台在舰船实时监控系统中的应用

舰船航行数据大量增加,采用传统系统受到服务器存储空间限制影响,导致监控效果较差,无法保证舰船行驶安全。因此提出远程云平台在舰船实时监控系统中应用研究。依据系统总体架构,可将其分为船载终端、远程云平台、监控中心3个部分,使用BDG-MF-07北斗船载终端,启动一键式紧急报警功能,支持可扩展AIS船舶防碰撞报警,设计远程云平台,为系统提供远程安全通信功能,通过对监控数据采集与处理,完成监控中心设计。研究远程云平台在软件功能中的应用,采用TPUT算法对监测到的数据进行汇聚处理,最后确定查询故障位置。由实验结果可知,该系统监控效果最高可达到95%,具有良好监控性能。     

舰船用通信网络的异常数据监测技术研究

为了保障舰船用通信网络的数据传输的准确性,提高舰船网络的故障智能分析能力,需要进行异常数据监测,提出一种基于舰船用通信网络传输信号瞬时频率估计的异常数据监测技术。对采集的通信网络输出信号经过时频分解完成时域与频域之间的转换,采用高阶累积量特征提取方法进行舰船用通信网络中的异常数据检测,对检测的异常数据进行干扰和冗余数据滤波处理,完成对舰船用通信网络输出信号的瞬时频率估计,分析瞬时频率的异常状态特征,实现异常数据监测。仿真结果表明,采用该方法进行舰船用通信网络的异常数据监测能提高数据挖掘的准确度,对异常数据检测的虚警较低,抗干扰能力较强。     

舰船目标雷达回波的仿真和模拟分析

传统舰船目标雷达回波系统能够实现目标雷达回波的发送与接收,但回波频率多次折射发生回波衍射导致接收信号紊乱,为此设计舰船目标雷达回波实时模拟系统。优化雷达信号实时模拟器系统,完成多模块点对点接收;描述雷达串行多波束发射信号,实现雷达回波精准定位;针对运动扩展目标进行雷达回波频谱调制,通过目标特性分析,实现目标雷达回波实时模拟系统设计。实验数据表明,设计的雷达回波实时模拟系统比传统回波模拟系统的回波接受率高25%,说明设计的回波实时模拟系统具备极高的有效性。     

一种基于人耳听测原理的低速舰船检测模型

声场是舰船重要的物理场。但是对于低速出港的舰船,由于受到港口和船坞噪声等的影响,其信号几乎完全淹没在环境噪声当中。此时,传统的方法已很难检测到目标是否存在。本文针对低速出港舰船信号难以检测的问题,通过分析人耳听测原理,提出了一种模仿生物听力的低速舰船目标信号检测的模型,最后利用某次海试数据对检测方法进行分析和研究。结果表明,在利用积分梳状滤波器对舰船信号进行滤波的情况下,可显著提高信噪比,增强对目标的检测能力。     

基于遥感图像的舰船运行信息提取方法

舰船运行过程体系复杂,通过对舰船运行信息提取,实现对舰船的实时状态监测,提出基于遥感图像的舰船运行信息提取方法。采用遥感探测方法进行舰船运行的图像采集,对采集的舰船遥感图像进行级联小波降噪处理,采用模板匹配方法进行舰船运行遥感图像的分块融合,实现运行状态特征量的图像反馈识别。根据对遥感图像的边缘轮廓检测结果进行舰船运行状态的实时监测和信息提取,提高舰船运行状态的可视化量化分析能力。仿真结果表明,采用该方法进行舰船运行信息提取能准确检测到舰船的运行特征信息,输出图像的信噪比较高,舰船运行状态的视觉监测性能较好。     

基于传感器的舰船机电设备状态监测

当前舰船机电设备状态监测方法存在许多不足,如监测正确率低、监测过程复杂等。为了改善舰船机电设备状态监测结果,设计基于传感器的舰船机电设备状态监测方法。首先分析舰船机电设备状态监测原理,指出影响舰船机电设备状态监测结果的因素,然后采用传感器对舰船机电设备状态信号进行实时采集,并去除舰船机电设备状态信号的噪声,最后从舰船机电设备状态信号中提取特征向量,并引入支持向量机建立舰船机电设备状态监测模型。与其他舰船机电设备状态监测方法相比,本文方法可以更好地描述舰船机电设备状态,提高了舰船机电设备状态监测准确率,使舰船机电设备状态监测过程更加简单,加快了舰船机电设备状态监测速度,具有更好的实际应用价值。     

基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测

针对舰船轮机设备故障信号监测中存在的运算量大、缺少故障数据、模型训练复杂、检测效率低、准确度不高等问题,设计了基于机器学习的舰船轮机设备多发故障信号监测方法。通过多种传感器采集舰船轮机设备振动信号,经小波变换降噪后,通过EMD经验模态分解提取舰船轮机设备振动信号特征,将其作为孤立森林算法输入进行异常信号检测,以异常信号检测结果为依据,构建决策二叉树支持向量机故障信号分类模型识别故障信号,实现舰船轮机设备多发故障信号监测,实验表明,该方法可以高效、准确地检测并识别舰船轮机设备的故障信号,而且适应性广泛,在舰船轮机设备的各种工况下,监测性能都十分良好。     

舰船电力系统通信网络安全智能监测系统

现有的舰船电力系统通信网络安全监测系统所采用的安全监测逻辑,普遍为软件层的异常流量分析方案。在电力数据流量节点并行的异构状态下,此种监测方式存在很大的数据绕行漏洞,严重威胁舰船电力系统通信网络的安全。因此,提出并设计了舰船电力系统通信网络安全智能监测系统。在电力系统信号输出端设计异常流量监控硬件,为监控流量节点的异常行为分析计算提供平台支持;对通信层流量进行异常行为分析计算,锁定存在异常行为的节点位置;然后对异常节点进行针对性拦截提取计算,并搭建正常通信流量与服务器间的交互通道,实现舰船电力系统通信网络的安全智能监测。通过对比实验,对提出设计进行可行性验证。     

船舶电力推进系统螺旋桨负载实时监测研究

通过对船舶电力推进系统螺旋桨负载的实时监测,提高对船舶电力推进系统的状态监测和故障分析判断能力,提出一种基于高阶统计量特征提取和串行D/A转换控制的船舶电力推进系统螺旋桨负载监测方法。采用振动传感器进行船舶电力推进系统螺旋桨的振动信号采集,振动信号能有效反映电力推进系统的负载特征,对采集振动信号进行时频分析和高阶统计量特征提取,以提取的特征量为测试集,进行负载监测的信号分析。在此基础上,基于ADSP21160处理器系统进行负载实时监测系统的硬件设计,通过D/A转换控制方法提高负载监测的实时性和准确性。仿真结果表明,该方法进行船舶电力推进系统的负载监测的实时分析能力较强,信号采集和输出的准确性较好。     

基于无线网络的能耗实时监测系统

为了进一步提高企业能耗管理水平,设计了一种基于无线网络的能耗实时监测系统。根据系统的设计需要,DTU将能耗传感器采集到的数据通过无线网络将数据及时传送到监测中心。实验证明,该系统可以对企业能耗状态进行远程无线监测。     

基于虚拟现实的舰船工作状态智能监测系统

舰船工作状态监测是提升海上战力的关键,但是舰船设备种类、结构的复杂化,导致工作状态监测通信时间延迟较长,无法满足现今舰船稳定航行的需求,应用虚拟现实技术设计新的舰船工作状态智能监测系统。设计系统硬件包括数据处理板单元、管理板单元与通信链路单元,软件包括虚拟现实场景搭建模块、交互界面模块及其状态监测与报警模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了舰船工作状态智能监测系统的运行。实验数据显示:应用虚拟现实技术后,用户能够实时与平台进行交互,缩短了通信时间延迟,充分表明了设计系统具有更好的应用性能。     

PLC技术舰船数据实时通信系统设计

传统舰船数据实时通信系统在完成船舶数据实时通信过程中,需要多组数据交互设备协同完成。受到不同设备协议损耗的影响,实时通信质量很不稳定。结合PLC技术特点,提出PLC技术的舰船数据实时通信系统设计。通过PLC技术整合创建数据实时通信硬件的集成模组,根据设计硬件对通信协议接口进行设计;对接口数据进行定位策略的定义计算,从而完成整套系统设计。通过仿真实验对设计系统的数据实时通信效果进行对比验证,证明设计系统较传统通信系统,具有数据实时通信稳定性好,通信质量高的特点。     

电子海图的舰船远海航行中实时定位系统

针对常规定位系统接收到的位置信号间产生干扰,导致实时定位结果误差较大,针对该问题,设计一种电子海图的舰船远海航行中实时定位系统。硬件部分设计舰船位置信号接收装置,构建实时数据转换电路结构。软件部分将相同信号强度划定为相同区域范围后,构建电子海图定位算法,使用JAVA编程实现定位数值的实时共享,完成定位系统的设计。搭建测试结构后,调试测试架构性能,测试2种常规定位系统与设计的定位系统,测试结果表明:设计的定位系统最终的定位误差结果最小。