通用船舶自动识别系统模拟器的设计与开发

为使全功能船舶操纵模拟器可用于驾驶台资源管理培训,需要在模拟器中集成通用船舶自动识别系统(UAIS)模拟软件.利用Windows Sockets技术对UAIS设备进行仿真开发,在局域网内实现了UAIS终端设备和船舶间UAIS信息网络交互的模拟.该模拟器的研制既是对全功能船舶操纵模拟器的补充,也可用于船员培训和教学,同时也为今后UAIS相关技术的仿真研究提供一个参考与测试平台.     

大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模与仿真

结合开发研制大型集装箱船舶轮机模拟器,建立了船舶电力系统的数学模型,包括发电机组模型、电压自动控制模型、负载模型和电站管理系统等模型.采用了数学建模与物理操纵相结合的混合仿真技术,实现了具有良好人机交互界面的船舶电力仿真目标.仿真结果表明,仿真数据和效果与实船情形相同或相似,该系统同时可实现400多个故障模拟功能,并且已在国内外4台大型轮机模拟器上成功运行,取得了令人满意的培训效果.     

基于AIS的船舶驾驶实时增强仿真系统

目前航海模拟器主要用于航海教学与技术培训,而现场使用真实的航行水域中气象环境及目标船信息进行船舶指挥决策仿真的很少.研究系统构成要素,基于AIS的实时真实信息与虚拟环境融合,经验性船舶流体动力模型,运用统一数据源进行电子海图、雷达和三维视景数据精确匹配可视化方法,采用人在回路中的半实物仿真方式,建立船舶驾驶实时增强仿真系统,形成更加逼真的航行区域环境,能够更真实地反映舰船航行时的人机互动,有助于辅助决策结果的实时性、可信性与有效性,实现了船舶航行指挥决策论证和特殊操纵方案评估,实验结果表明了系统的可行性.     

船舶操纵模拟器环幕投影误差分析

根据大型船舶操纵模拟器研制的需要,对模拟器7通道270°宽视场角环幕投影视景的圆柱面环幕透视投影进行分析,建立了圆柱面环幕透视投影变换模型和圆柱面透视投影误差纠正模型。并针对大连海事大学的船舶操纵模拟器进行分析,求出该模拟器环幕透视投影可能产生的最大误差及所需的误差纠正值。分析结果表明,该大型船舶操纵模拟器所作的误差校正满足航海模拟器对视景的误差要求。     

直升机飞行模拟器及其特点

根据直升机与固定翼飞机飞行方式、操纵方式和任务使命的不同,简单叙述了直升机地面飞行模拟器研制的一般要求和特殊要求,并讨论了直升机飞行仿真模型的部件建模方法,特别是诱导速度模型和机身模型的特殊建模方法.最后给出了典型直升机地面飞行模拟器的飞行模拟曲线、分析以及飞行员评价,验证了模拟效果的可信性.     

基于a&ω六自由度运动模型的船舶运动参数发生器

针对航海模拟器中船舶运动数学模型建立过程过于复杂、仿真的有效性难以验证的问题, 结合船舶自身机动特点设计了一种新的船舶运动参数发生器, 可生成航海模拟器所需的各船舶运动参数。首先, 在响应模型的基础上, 建立了基于线加速度和角速度(linear acceleration and angular velocity, a & ω)的船舶运动模型。然后, 通过船舶运动微分方程求解了船舶位置、速度、姿态、航向等运动参数信息。最后, 提出相似度评估指标并将其应用于基于实测数据的仿真的验证。仿真验证结果表明, 船舶运动参数发生器能有效地模拟船舶在多种机动状况下的运动, 各船舶运动参数的相似度均在80%以上, 是一种有效的航海模拟器的船舶运动模拟仿真研究方法。     

航海模拟器中多通道三维视景显示技术

提出了船舶操纵模拟器三维视景仿真中多视景显示规则、多视景显示顺序及多通道视景的实现原理和技术,应用这种技术易于实现全景显示,既提高了显示速度,也保证了图像的正确显示。     

船舶操纵模拟器视景系统中望远镜功能的实现

针对船舶操纵模拟器视景系统中的望远镜的实现的两个重要问题，提出了利用Z缓存完成窗口裁剪具体的实现方法，并对视景系统中的LOD物体的显示进行了理论分析，进而给出具体的算法。上述两种方法应用到船舶操纵模拟器视景系统中，获得令人满意的效果。     

船舶运动半物理仿真系统

从加快船舶运动控制器样机的研制周期、降低成本、提高效率出发，提出了一种新颖的船舶运动半物理仿真系统。介绍了系统的组成、结构和各模块的功能及特点。叙述了系统的实现方法和相关性能指标，利用所研制的船舶运动半物理仿真系统，可方便地在实验室内对船舶航向、船迹、减摇和避碰等船舶控制系统进行半物理仿真研究，为船舶运动控制器系统样机的研制提供了方便。试验表明所研制的船舶运动半物理仿真系统满足了规定的性能指标，达到了预期的目的。     

船舶蒸汽系统管道仿真方法研究

根据船舶饱和蒸汽系统管道的工作特点和结构特点,将复杂的蒸汽管网分为大直径蒸汽管道和小直径蒸汽管网两类仿真对象,根据质量守恒、能量守恒定律针对这两类仿真对象分别建立了两相箱体模型和流体网络模型。考虑了流体网络中网络节点与外界环境的散热,提出了流体网络节点压力、温度、焓的修正方法。在某核动力装置模拟器上进行的仿真实验表明,该模型能够较好地反映船舶饱和蒸汽系统管道运行的动态特性。     

新型模糊神经网络控制器的设计及应用研究

讨论自组织竞争网络优化模糊神经网络的设计及应用研究。该设计方法运用自组织竞争神经网络（SCNN）来优化模糊神经网络结构,并采用遗传逄法来训练模糊神经网络的连接权参数,获得同时具有最佳结构和模糊神经网络（FNN）,船舶操纵的仿真结果表明此法明显优于传统的PID控制器。     

改进型PID参数神经网络自学习的船舶操纵控制器

船舶操纵的模型参数具有非线性、慢时变特性、船舶操纵的传统控制方法的操纵性能不能令人满意。本文讨论一种应用改进型BP神经网络实现PID参数自整定的控制方法，此法能根据船舶动态特性的变化，自动重新整定PID参数，从而改善了操纵性能和鲁棒性。     

水下航行器半实物仿真系统的数字化和一体化设计

提出了一种适应水下航行器控制系统仿真需求的新型半实物仿真系统的设计方法，并且完成了系统的工程实现。该系统的主要特点是实现了仿真系统的数字化和一体化，完成了转台、水压仿真器的微机控制和数字仿真机与外围仿真设备的实时数字通讯以及仿真工程数据库设计。经多项航行器半实物仿真试验应用，表明该系统的仿真精度明显提高，对航行器的研制具有实用价值。     

空间机械手模拟器系统设计与实验研究

空间机器人系统复杂,需要在地面进行充分的实验以验证和评估其设计方案和控制算法。为了对系统方案中各部件电气接口设计的有效性、信息传递的正确性进行检验,同时,演示验证信息管理、任务调度的实时性,以及在轨执行任务的能力,设计并研制了一套空间机械手模拟器系统。该系统由空间机械手中央控制器模拟器、关节电模拟器、手爪电模拟器、手眼相机电模拟器、图形仿真器、空间机械手动力学模块和信息调度仿真器组成,各部件之间的电气连接与星上实际系统一致。通过HLA/RTI(Run Time Infrastructure)仿真支撑环境与航天器姿轨控系统进行信息同步和交互,实现了空间机器人在轨任务的仿真。最后提出了一种空间机器人在轨协调控制方法,利用该系统进行了空间机器人协调控制圆弧实验,实验结果表明该系统设计合理、运行稳定,采用的协调控制方法可行有效。     

水下航行器反舰尾流自导弹道设计与仿真

首次建立了水面目标舰机动条件下的尾流仿真模型，研究了水下航行器对目标尾流碰撞检测的仿真原理，给出了尾流自导逻辑弹道仿真方法，从而完成了水下航行器反舰尾流自导弹道软件系统的研制，仿真应用结果表明，本项研究对于目标几何建模和尾流自导仿真方法研究具有实际应用价值。     

虚拟海战场中作战对象仿真模型研究

为了解决舰艇传统军事训练和军事仿真的局限性,利用虚拟现实技术对海战场中作战对象进行建模,提出一个通用性的模型框架,并在某舰舰导弹训练模拟器上得到应用,取得较好效果。     

对毫米波制导反舰导弹实施质心干扰的仿真研究

对毫米波制导反舰导弹实施箔条质心干扰进行了仿真研究，采用面目标分析方法研究了考虑切割效应的箔条云雷达截面积仿真模型，讨论了舰船雷达截面积、反舰导弹跟踪、箔条云布放和运动等仿真模型，并提出了基于有足够的有效质心干扰时间、箔条云初始位置布放在反舰导弹末制导雷达跟踪范围之内以及有足够的脱靶距离三个约束条件的箔条质心干扰效果模型。     

船舶自动舵和自动避碰算法仿真测试平台的研究

采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法，存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器，研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构、系统功能、接口设计，并以船舶航迹保持算法为例仿真测试了该算法对一艘商船的控制效果。该平台已成功应用于船舶自动舵和自动避碰算法的测试。     

基于MAS和SHS智能港口交通流模拟系统的开发与应用

应用Multi-agent系统（MAS）理论和技术，构建和开发了基于MAS和船舶操纵模拟器（SHS）的智能港口交通流模拟系统，提出了比较实用的港口调度算法和船舶白动航行算法．将到港船舶．港口调度人员、泊位和航路定义为不同的agent，利用agent所具有的智能特性，通过船舶agent与港口调度agent、泊位agent、航路agent之间的交互进行问题求解。开发的系统应用到青岛前湾港区不同规划设计方案的论证研究中，仿真了规划水域的船舶交通流状况，给出了实验数据，并与运用排队论理论计算的结果进行比较和分析，为港口规划设计方案的评估论证提供了参考依据。