面向任意位置姿态估计的无人艇虚实交互研究

无人艇作为一种高度集成的海洋装备,全船位姿状态感知成为无人艇智能感知与位姿补偿的迫切需求。面向全船任意位置点的姿态估计需求,本文设计基于数字孪生的无人艇虚实结合三维交互系统。该系统主要包括物理空间实体无人艇、信息空间三维可视化交互软件以及物理空间与信息空间的交互接口3部分。结合湖试验证,该系统实现了无人艇实时状态从物理空间向信息空间的真实映射。利用虚实结合跨空间数据融合方法,该系统实现了无人艇船体任意位置的实时速度观测,为无人艇局部位置点设备位姿变化补偿提供了参考输入。     

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。     

一种面向船舶的多源卫星产品集成框架研究

近年来,随着海洋目标监视卫星种类的逐步扩展和完善,补全了天、空、海、岸的立体化侦察网络,极大加强了对海上态势的动态感知能力,在一定程度上满足了我国舰船应对海上安全威胁、制衡强敌的需求。然而,新型卫星侦察体系与现有海洋目标侦察体系尚未形成高效的融合,存在信息处理链路冗长、人工干预多、智能处理能力不足等缺点,没有充分发挥天基侦察系统“站得高、看得远”的特点,迫切需要推动天基信息全面、高效地融入现有体系。本文通过深入分析面向船舶的卫星应用体系特点,设计一套多源卫星产品集成框架。该框架基于数字孪生理念,为开展诸如多源卫星信息融合、用户需求提报和全链路传输时效等关键技术研究提供虚实结合的等效支撑环境。     

基于光纤传感技术的德国铁路数字孪生

德国铁路股份公司（DB）目前正在研究应用光纤传感、数字孪生等技术来提高德国铁路线网的运输能力,并为列车移动闭塞运营及铁路基础设施智能维护提供支持。文章将介绍DBNetz与其合作伙伴联合开展的FOSSIL4.0研究项目,该项目旨在发掘光纤传感（FOS）技术潜在用途和功能,以替代传统无源传感器提供所需数据,为铁路数字孪生打造新的、更精确灵敏的神经系统。     

立交孪生设计方法应用研究

互通立交设计需要设计人员具有大量的设计经验和知识储备,同时互通立交设计工作量极大。通过介绍一种基于匝道平面图形模板的立交孪生自动化设计方法,快速完成两条主路交叉下的立交布线工作。结合基于此方法开发的辅助设计软件,实现立交平面自动定线功能,验证了该方法的合理性与可操作性。     

开阔水域多物标动态自适应智能航行方法

考虑船舶操纵特性、《1972年国际海上避碰规则》和良好船艺要求,提出了动态自适应目标船不协调避碰行动的开阔水域智能航行方法;将物标分类、建模并构建数字孪生交通环境,结合航向控制方法、操纵运动和复航模型构建了自动航行模型,推演了船舶非线性操纵运动;基于自动航行模型量化解析了《规则》要求,探究动态避碰机理,建立了可行航向求取方法;在多目标环境中,提出了目标船机动判别方法,研究了《规则》约束下构成自主航行方案的改向时机、幅度和复航时机等要素求取方法。仿真结果表明:依靠信息秒级更新的滚动计算,提出的智能航行方法可自适应剩余误差和目标船随机运动;提出的智能航行方法能将可行航向区间和改向幅度精确到1°;将程序运行和复航时机计算步长设置为1、10 s,设置多类静态物标和6艘保向保速目标船,在640、1 053、2 561和3 489 s,本船进行右转9°、复航、保向保速和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点;设置目标船在300 s采取不协调转向避让行动,本船在980、2 790、3 622、5 470 s时进行右转9°、左转12°、右转17°和复航等操纵可让请所有目标并自主航行至终点。可见,任意初始状态下的船舶均可沿计划航线自动航行至终点,提出的方法能满足多个、多类动静态物标共存的真实开阔水域环境中的智能航行需要。      

基于数字孪生技术的水资源高效利用研究

随着数字化、信息化技术的快速发展,数字孪生技术在水资源管理领域展现出巨大潜力。本文聚焦淠史杭灌区数字孪生技术一个应用案例,围绕数字孪生技术在提高水资源利用效率方面进行了探讨。首先简要介绍了数字孪生技术的基本概念,随后分析安徽省水资源现状及面临的挑战,以及现有水资源管理方法的局限性。重点研究了数字孪生技术在安徽省水资源管理中的应用,并评估了其在提高决策效率、降低管理成本、提高安全性能以及促进可持续发展等方面的影响。此外,还探讨了数字孪生技术在水资源管理领域面向未来的策略与建议。研究表明,数字孪生技术能够有效提升水资源管理的精准性和效率,为实现水资源的高效利用和可持续发展提供新的途径。     

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...     

基于BIM的铁路数字孪生工程研究现状及展望

随着数字浪潮席卷全球,数字孪生概念随之兴起.当前,铁路行业智能化发展空间广阔,数字孪生铁路工程成为智能铁路的一个重要发展方向.通过定义数字孪生铁路的概念,明确其既是智能铁路技术应用的数字环境,又是铁路工程全生命周期应用的数据基础.通过调研分析数字孪生技术在工程机械、船舶、航空、智慧城市等十个领域中研究应用现状,总结出数...     

船岸一体AUTONET新样机的研制

船岸一体大数据池是新时代的需求,市场上已开发不少采用欧美通信制式的试验系统,但至今未批量应用,主要有4个原因：1）卫星通信传输带宽流量太大,卫星资源远不够用;2）由于卫星成本是天文数字,经济上不可行;3）船岸一体大数据需要视频图像数据传输,流量成本巨大;4）船岸一体大数据需要高性能传输高速大容量,数据响应要达到毫秒级,以有效实现无人驾驶及智能控制,而旧通信制式系统性能远达不到要求。文章对招商局邮轮制造有限公司创新研制的广播同步及数字孪生制式的船岸一体AUTONET新样机进行介绍。船岸一体AUTONET新样机采用“单船30个摄像头+音视黑匣子+雷达+电子海图+一万个实时数据传输”的配置,数据响应为毫秒级,单平台容量达到1.3亿,样机所需卫星带宽小于256 kb,相较于通信制式的样机减少数百倍。船岸一体AUTONET新样机能够实现新时代的船岸一体大数据、无人驾驶及智能监控管理的需求,性能达到国际先进水平。