基于航行数据的船舶油耗优化

以一条丹麦籍客滚轮的实测数据为基础,通过人工神经网络建立案例船的油耗黑箱模型。基于该油耗模型,进一步采用动态规划算法获得规定航线上的最佳航行策略,有效提高案例船的EEOI能效指数,达到减排节能的目标。该项研究所建立的油耗优化系统框架完全以实测航行数据为基础,可以直接应用于不同船只,具有较普遍的适用性,对于SEEMP能效管理计划的实施具有重要意义。     

基于人工神经网络的船舶油耗模型

针对船舶能效管理计划SEEMP的实施需求,寻求建立油耗模型的通用方法,为航行优化提供决策基础。以丹麦籍客滚轮MS Smyril号作为研究案例,对船舶实测运行数据进行了分析和预处理,并采用人工神经网络构建了船舶油耗和航速的黑箱模型。基于实测数据与模型预测数据的对比,验证了上述油耗模型的准确性和实用性,对于提高船舶能效运行指数EEOI具有重要意义。     

基于设计空间探索的型线自动优化

船舶型线优化是改善船舶阻力性能、提高运行经济性的关键环节.文中将型线修改、阻力CFD模拟、设计空间探索优化等流程整合在一起,创建了一个型线"自动优化"的平台.在该平台上实现了对美国海军水面作战中心(Naval Surface Warfare Center)潜艇模型DTRC Model 5470艏部型线的自动优化,得出了一个阻力性能最优的艏部型线方案.经过模型拖曳试验验证,证明了该种"自动优化"方案的可行性与有效性.     

多船会遇自主避碰算法

船舶碰撞事故不仅带来人员和财产的巨大损失,还造成了环境污染、资源浪费等严重后果。因此,船舶自主避碰技术已成为当前船舶与航运领域研究的热点问题。提出了一种满足COLREGs避碰规则的多船会遇自主避碰算法,以经典速度障碍法为基础设计自适应采样避碰轨迹生成算法,并应用运动基元理论对避碰轨迹进行调整,使轨迹满足船舶操纵性约束条件。针对案例三体船模型,完成了多船会遇场景下的船模自主避碰航行试验,验证了所提算法的有效性和实用性,对船舶自主避碰系统的研发具有重要借鉴意义。。     

无人船目标探测与跟踪系统

基于GNC架构完整构建了无人船目标探测和跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证,在功能上实现了自主探测周围环境中的障碍物并对具有一定特征的动态目标进行跟踪航行。系统达成了如下目标：使用激光雷达探测周围环境的障碍物,运用有限的计算资源处理点云数据并保证实时性;通过特征提取、数据关联和运动状态估计,能够持续锁定目标;基于纯跟踪法实现了对目标船的跟踪航行。此项研究对实船应用具有较强的借鉴意义。     

无人帆船自主避障算法

针对无人帆船短途航行的避障需求构建了无人帆船自主避障系统,提出了基于A*的帆船避障路径规划算法以及基于LOS的帆船循迹控制算法。案例帆船的仿真测试和航行测试均成功实现多个障碍物场景下的自主避障航行,较为充分地证明了方法的可行性与实时性,对无人帆船应用具有重要意义。     

全廻转舵桨船航向控制研究

全回转舵桨船操纵机动性强,但航向稳定性差,在长程航行中尤其需要采用航向自动控制技术。针对双舵桨驱动的"润江1"科考船,将卡尔曼滤波器与模型预测控制器级联建立了适用于舵桨驱动船的航向控制系统,具备滤除高频波浪干扰并有效处置舵桨限制条件的功能。仿真测试和船模控制试验充分验证了上述系统的有效性,适用于舵桨驱动船的航向控制。     

可调式自由面减摇水舱的实船性能

通过对海洋工程船“新润3” 号的实船测试,获得了减摇水舱开启和关闭两种状态下的船舶横摇数据,比较准确地评估了不同海况下可调式自由面减摇水舱的减摇效果。进一步将实测减摇数据与理论预报结果对比,验证了理论预报方法的有效性和局限性。研究表明,减摇水舱的性能不仅仅取决于自由液面的面积大小和水位高低,也同样受制于舱顶的高度,有必要在设计和预报过程中予以充分考虑。     

基于最优化理论的机步师联合火力打击目标价值评估

根据信息化条件下机步师城市进攻战斗联合火力打击特点,以最优化理论为基础,对战场联合火力打击目标价值进行了分析和排序,并通过实例对该模型的有效性和实用性进行了验证,为指挥员的决策行为提供了理论依据。