基于BP神经网络的船舶号灯识别模型与仿真

建立基于误差反传神经网络的船舶号灯智能识别模型,在众多的号灯识别参数中进行优化分析,确定了能见度、号灯亮度、背景亮度和眩光4个重要输入参数;利用这4个参数,基于误差反传神经网络对船舶号灯的可识别性进行建模和仿真,比较利用Levenberg-Marquart(L-M)、动量梯度下降、变学习率动量梯度下降和弹性反向传播等学习算法建立的误差反传神经网络模型,并确定L-M算法具有最优结果.通过号灯识别的仿真结果表明,识别结果与航海专家评估的结果一致.本模型实现了复杂光环境下船舶号灯可识别性的预报和影响因素分析,对保障船舶的夜航安全有着重要意义.     

基于甚高频数据交换系统的船舶编队通信网络最优路由方案

甚高频数据交换系统(VHF data exchange system,VDES)是国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)主导的e-航海战略与水面自主航行船舶的基本通信方式之一,计划2021年左右发布正式技术标准;其可提供船-船之间自组织高速数据交换,将有效推进船舶编队通信联网技术发展.为此,在分析海上真实船舶运动特征基础上,提出了一种船舶编队群组移动模型.以此为基础,研究了船舶编队通信网络特征,重点对基于VDES联网编队的自组织网络路由协议性能进行了仿真分析.结果 表明,相对DSR(dynamic source routing)协议及DSDV(destination-sequenced distance-vector)协议,AODV(Ad Hoc on-demand distance vector)协议在路由开销及分组投递率方面具有显著的性能优势,能更好地适应基于VDES的船舶编队通信网络,满足船舶编队通信应用需求.     

E-Navigation系统中的MIP-AIS技术

为解决内河与沿海非公约适用船舶的避碰和安全航行问题,弥补现有基于VHF通信方式的AIS系统在该领域应用的缺陷,提出一种基于公众移动IP网络的AIS技术(MIP-AIS).研究实现基于MIP-AIS技术的两种船舶自动识别模式-S-C模式和S-S模式,以及其对通信网络带宽的需求模型.仿真试验与实际系统的实现均表明:MIP-AIS技术可经济可靠地提供沿海船舶与内河船舶之间以及船舶和MIP-AIS控制中心之间的信息交互;基于S-S模式的船舶自动识别系统的信息传输性能优于基于S-C模式,但是前者的船载终端设备的复杂度要高于后者.     

基于克隆优化的船舶号灯神经网络识别模型

针对复杂光环境下船舶号灯识别模型的高维、强非线性及影响因素复杂等特性,提出一种基于克隆选择优化算法的BP神经网络识别模型.通过对影响因素的筛选确定BP神经网络的输入,将号灯识别码作为网络的输出确定BP神经网络模型.采用免疫克隆选择优化算法,确定网络层数和各层节点数目,结合灵敏度分析法选择非线性寻优的方向和尺度,以减少BP神经网络的迭代次数,提高搜索效率.通过对海上夜航时拍摄的一些实景照片进行学习和识别的仿真,验证了所建立的船舶号灯识别模型的有效性.     

基于数字高程模型的民航甚高频地空通信信号覆盖仿真

为解决起伏地形下民航VHF地空通信信号覆盖范围计算精度低、冗余度大、DEM数据获取缺乏自动性及信号覆盖图可视性差等问题,采用最大遮蔽角截止法等进行仿真研究。首先,考虑计算覆盖范围存在误差,提出利用反距离加权(IDW)插值法提高地形辨识度并在计算覆盖范围时考虑大气损耗;其次,为解决DEM数据获取缺乏自动性,利用Matlab编码自动提取;然后,考虑遮蔽角计算存在冗余,采用“最大遮蔽角截止法”降低计算量;最后,为使覆盖范围直观可视,绘制二维及三维的覆盖显示图。结果表明,这些方法使遮蔽角计算量相较改进前降低了约64.60%,信号覆盖精度相较改进前提高了约3.315%。改进的覆盖仿真程序可以为VHF地面通信台站选址及飞行航线规划提供有效支撑。     

基于混沌脉冲幅度调制的超宽带通信系统

提出了一种实现超宽带直接混沌通信的混沌脉冲幅度调制(CPAM)算法,给出了CPAM算法原理及其调制解调方案.使用电子电路全功能模拟测试仿真软件(EWB)仿真分析了基于CPAM技术超宽带混沌通信系统的间歇耦合同步.仿真结果表明,收发两端可以精确同步,验证了系统的可实现性.系统误码率仿真显示,其可靠性比传统的正交相移键控(QPSK)等算法差,但混沌信号的引入大大改善了通信的保密性.     

射频读卡器硬件系统功能简介

系统主要可分为主控模块电路和射频收发电路两部分.主控模块由微控制器及其复位电路,应用系统电路、电源电路及辅助电路组成.主控制器是系统的核心部分,它负责接收用户命令,对发送信号进行编码和对接收信号进行解码,主控制器与应答器的通信过程经由射频收发模块实现.电源电路完成稳压与电压转换功能.射频收发模块有射频发射电路和射频接收电路组成.射频发射电路完成对基带信号的调制发射,射频接收电路完成时载波信号的解调接收.     

民航VHF地空通信干扰对策研究

随着空中交通管制要求的不断提高,地空通信系统得到不断完善,使飞机飞行的安全性、稳定性和可靠性得到快速提高,对于促进我国民航事业长远发展起着重要作用。该文就民航VHF地空通信的干扰源进行阐述,对民航VHF地空通信干扰产生的机理进行分析,提出民航VHF地空通信干扰的解决对策,以有效解决民航VHF地空通信存在的问题,确保飞机飞行的安全。     

基于ADS的射频通信系统设计与分析

该文将射频前端发射部分和后端接收部分连通,构成射频收发系统,用ADS软件在射频段设计了完整的模拟和数字两种通信系统,分析了射频通信系统的时域波形、收发系统增益、眼图、灵敏度及线性度等性能参数,对眼图进行了优化,讨论了通信系统在射频段与普通频段的异同。同时,结合硬件测试数据,将仿真结果加入到实际教学环节,讨论了射频通信系统中的各个影响因素,在提高实验教学质量的同时,探索了实际无线环境对射频系统通信质量的具体要求。     

基于Simulink的CDMA通信系统原理仿真

利用Simulink仿真软件对CDMA通信系统进行了仿真,得到基带信号源与通过CDMA通信系统的接收信号的时间波形图。仿真结果表明．在无噪声的背景下,在接收端能够完整恢复出各路信号,从而实现CDMA通信系统的多路复用。证明了CDMA通信系统仿真模型的正确性。     

盐宝线限制性航道通航安全仿真研究

盐宝线扬州段存在众多老旧桥梁;且由于资金短缺导致桥梁短期内难以拆除改建,老旧桥梁将长期影响盐宝线扬州段航道船舶的通行安全。基于盐宝线扬州段航道现状,在对盐宝线扬州段船舶安全通航研究分析的基础上,结合道路交通信号灯启示,对缺乏调度控制上行船舶开展分散控制研究;并构建多节点航运调度仿真模型,分别对航道现行以及对上行船舶分散控制后的调度方案进行仿真研究。结果表明:在优化方案下,下行船舶通过盐宝线扬州段平均耗费时间由42.52 h缩短为42.48 h,而上行船舶通过盐宝线扬州段平均耗费时间9.11 h增加为10.36 h。在优化方案下,上、下行船舶在桥区航道拥堵风险比在现行调度方案下有明显降低,拥堵风险指标由585次/d降为0次/d。     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

三维仿真技术在航标管理中的应用

分析近年来国内外高新信息技术在航标领域的应用情况,并结合航标日常管养的实际业务需求,开展了基于三维实时仿真技术的航标管养研究工作.运用船舶操纵模拟器的三维视景仿真功能,开展了航标配布模拟检验应用研究工作.简要介绍了三维仿真技术在航标管理中的研究情况,从检验航标布设间距及航道转向点航标布设的应用层面,介绍了三维仿真技术在航标管理中的应用.     

舰船目标雷达视景仿真研究

针对舰船目标雷达视景仿真中舰船目标实体建模和雷达视景仿真两个主要模块,在分析各个模块实现方法及原理的基础上,提出基于积木式模型结构细化分割的建模方法,探讨了三维动态海洋场景开发的方法和基于Vega的舰船目标雷达视景仿真流程.仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的雷达图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律.     

舰船短波天线的近场危害研究

以典型舰船为平台,分析短波大功率天线对舰船敏感位置的辐射危害的变化规律。采用Ship EDF作为仿真工具,得到船体辐射危害的最大区域,通过选取不同位置的天线,得到天线作用于该区域的近场场强大小。由仿真结果可以得出天线数量及分布对船体辐射危害的变化规律,对舰船天线布局具有参考意义。     

基于粒子系统和图像合成的船舶航迹流模拟研究与实现

主要研究了采用粒子系统和图像合成相结合的船舶航迹流模拟方法．介绍了粒子系统方法的基本原理及其处理步骤．通过对航迹流产生原因的分析，建立起航迹流粒子运动模型，动态模拟了航迹流的轮廓．利用OpenGL技术．采用真实的航迹流图像以图像合成的方式实现航迹流的模拟．     

船舶航向保持的非线性逆推鲁棒控制算法

为提高控制器的鲁棒性能,针对非线性船舶航向保持系统,将简化的逆推算法与闭环增益成形算法相结合,设计出非线性鲁棒控制器.以大连海事大学实习船“育鲲”号为例进行仿真.结果表明,该算法能够使船舶无超调无静差地跟踪设定航向,调节时间为200 s,控制效果良好,且控制器对模型摄动具有一定的鲁棒性.该算法设计过程简单,物理意义明显.     

基于改进型径向基函数网络的船舶非线性航向自适应逆控制

针对非线性船舶控制中传统自适应控制方法存在的实时参数调整复杂、鲁棒性差等缺陷,提出了一种基于改进型径向基函数(RBF)网络的自适应逆控制(AIC)方案,RBF网络相比通常的非线性自适应模型,结构更为简单且不存在局部极小问题.对“The R.O.V Zeefakkel”散装船非线性模型的仿真结果表明,AIC在显著改善对象动态响应性能的同时,具有良好的鲁棒性和扰动消除能力,适用于对机动性要求较高的中小型船舶控制.