基于方向谱的船舶摇荡运动仿真系统研究

船舶摇荡运动数据对于船舶设计与航行安全性分析十分重要,船舶模型在不同海况下的摇荡仿真可指导工程师优化船舶设计。构建了一种基于方向谱的船舶摇荡仿真方法。该方法采用方向谱描述海浪,由切片法获得船舶的响应振幅算子(RAO),基于线性假设和叠加原理采用频谱分析法计算获得船舶摇荡运动频域解和时域解。基于DIRECTX和VC++建立了船舶摇荡运动仿真系统,能仿真工作于不同风浪环境下的船舶摇荡运动响应,仿真结果与实测结果的频谱特征一致,并实现了船舶摇荡运动的仿真结果可视化,可综合反映船舶的航行状态。     

基于水动力模型的船舶航态的模拟仿真

根据船舶运动动态平衡原理,采用源汇法建立了在不同浪向下船舶横向运动的不动力模型,根据给定的船舶参数,用STF切片法计算了船体的水动力系数和波浪扰动力（矩）,并存入数据库。提出了采用四阶龙格－库塔法求解船舶运动水动力模型的线性微分方程组,以获得船舶随时间变化的各自由度运动幅值。提出并采用了与以往不同的三维模拟仿真方法－虚拟现实技术,创建了天空和海面波浪等三维虚拟场景,实现了具有真实感的、随时间变化的三维船舶航态（横摇、摇艏、横荡）在该场景中的实时动态仿真,取得了良好的效果。     

基于CFD的两栖车辆水上耐波性能研究初探

基于计算流体动力学理论与刚体动力学理论进行两栖车波浪中运动的数值模拟,解决两栖车辆耐波性能难于准确预报的问题.采用N-S方程结合造波机理论模拟规则波浪,基于线性造波机理论实现仿物理机制造波,通过增加动量源项实现数值消波.采用刚体空间运动方程计算车辆航态,外力项通过积分车体表面应力获得.计算了典型的迎浪直航运动,运动边界采用动网格实现,自由面采用VOF方法处理,流场控制方程采用二阶格式离散.计算结果表明,该方法可以有效地预报车辆在波浪中航行时的阻力、升力、航态.     

数值波浪水槽构建与二阶Stokes波仿真

近年来,数值波浪水槽在海洋工程研究中发挥着越来越为重要的作用,成为了水波动力学研究的焦点之一。为此,基于Navier-Stokes(N-S)方程组,首先完成了二维数值波浪水槽的构建。对于N-S方程,采用FVM(Finite Volume Method)法进行离散求解;在入口边界处,模拟活塞推板运动产生了入射波;同时,利用VOF(Volume of Fluid)法对波浪自由面进行了捕捉;在数值波浪水槽尾部,通过设置人工阻尼区实现了消波。利用该二维数值波浪水槽,对典型非线性二阶Stokes波进行了仿真模拟,通过设置虚拟波高监测仪,获取了非线性二阶Stokes波发生、发展和消亡的全过程。对比校验表明,所有仿真结果均与理论精确解相吻合。     

波浪作用下浮囊式操雷海面漂浮数值模拟

为了合理评价波浪对操雷浮囊装置生存能力的影响,采用有限元方法,建立三维造波水池模型,依据ALE理论,实现稳定数值造波;在此基础上,建立包括波浪及浮囊式操雷的完整耦合模型,对不同强度波浪作用下浮囊式操雷的漂浮过程进行了数值模拟,得到浮囊最大应力响应,经过定量分析和比较,描述了海浪对浮囊生存能力影响,为操雷浮囊装置的设计提供了重要参考.     

机载海洋波谱仪的浅海波浪参数反演

基于机载海洋波谱仪挂飞试验获得的实测数据,研究了波谱仪的信号处理和波浪参数反演算法。首先,采用海浪谱反演算法对挂飞试验获得的波谱仪数据进行处理,成功得到了海洋波浪方向谱,并反演出了波浪相关参数;然后,利用浅海波浪模型Kadomtsev-Petviashivilli(KP)方程模拟了该海域的波浪传播,研究该海域波浪的传播特性。将波谱仪测量结果与模拟结果进行对比,结果基本一致,证明了波谱仪信号处理和波浪参数反演算法的有效性,同时也验证了波谱仪能较精确地测量海浪,为星载海洋波谱仪的研制奠定了良好的基础。     

高速水翼船操纵模拟器中运动数学模型的研究

针对开发高速船操纵模拟器的需要，提出了高速水翼船在波浪中运动的非线性数学模型。从流体力学的角度，详细分析了该运动数学模型中各个参数的计算方法，并考虑了波浪对船体运动的影响。为了验证该数学模型，以高速水翼船HC200B-A1作为实例，利用Matlab的Simulink工具箱，在6组实验波浪参数的条件下，对水翼船在首浪和尾浪中的垂荡和纵摇运动进行了仿真研究。仿真结果显示高速水翼船在尾浪中垂荡和纵摇的幅值比迎浪中的幅值要大，这是与航海实践相符合的，同时也表明所提出的数学模型是合理和可靠的，并从模型的角度对仿真结果进行了阐释。     

海洋环境下舰载固体火箭发动机运动模型

通过分析海洋环境下的海浪特性,利用波能谱理论计算得到了一定海情下海浪波高随时间变化曲线.在此基础上,通过切片理论建立了舰船运动模型,并通过实测数据对模型精度进行了验证.利用该模型对舰船遭遇7级风浪、以航速14节和航向角135度在海上航行时的舰船运动进行了仿真计算,计算表明,这时舰船的横摇幅值要大于纵摇幅值,而横摇频率低于纵摇频率.通过推导舰载导弹发动机和舰船的坐标系转换矩阵,计算分析了舰载导弹的运动规律,结果表明在随船移动平衡坐标系下,舰载导弹沿x轴和y轴方向运动幅值小,而沿z轴方向运动幅值较大.     

起重船吊物系统动力响应仿真分析

起重船在波浪的作用下会引起吊重的大幅摆动,从而导致海上作业被迫停工.根据拉格朗日方程建立了吊物摆振三维非线性动力学模型,其中考虑了起重机吊重的升降运动等操作.采用数值仿真的方法对吊重的动力响应进行了研究,结果表明吊索长度、起吊速度以及激励频率等因素对吊物系统动力响应有重要影响,且吊重的面内、外摆角之间存在相互耦合作用.得到的结论可用于起重船吊物系统振动的预测与控制.     

几种信息集结算子的灵敏度分析

从算子结构角度对几种较为常用的信息集结算子进行了灵敏度分析,分析视角为在数据突变以及极端数据加入两种情形下,观察算子集结值的波动情形.由于随机模拟方法的独立性,将其应用于数据突变或极端数据的生成,并融入到各算子信息集结的过程中,能够连续动态地分析集结值的变动情况.最后,通过一个模拟算例对各种集结算子的灵敏度进行了比较分析,并给出了相关结论.     

拖曳声纳的本舰噪声仿真

利用线性预测技术，以AR模型拟合指定功率谱的方法，分别对船舶噪声源中的平稳连续谱部分和时变调制谱部分进行了建模与仿真。采用多个点声源来模拟船体噪声源，按照各个声源的空间位置，并计及海底、海面对声场的一次反射作用，最后得到本舰在拖曳声纳基阵位置上的辐射噪声。     

虚拟实验室中实验容器的建模

虚拟实验室必须有虚拟实验环境的支持。文中论述了虚拟实验室中常用容器的建模，并对一般的挤压造型方法作了改进。使用VRML中两个Extrusion节点分别对容器的内外壁进行造型，通过两次挤压造型，其模拟容器形体具有较好的真实感。     

基于循环神经网络的船舶航迹预测

在海事搜救、海关缉私等应用中,对目标船舶进行航迹预测是一个关键问题。为提高预测的精度和效率,提出了一种基于循环神经网络的船舶航迹预测方法,该方法包含数据预处理和神经网络预测两个部分。在数据预处理中,设计了一种基于对称分段路径距离的数据预处理方法,消除了大量冗余数据及噪声的影响;在神经网络预测中,构建了基于门控循环单元的循环神经网络模型,实现船舶位置信息精准且高效的预测。通过大量船舶自动识别系统数据进行了对比实验,实验结果证明了方法的实用性和有效性。     

双泵喷水推进艇的操纵性仿真与分析

滑行艇采用两个泵作为动力的水下喷水系统,分别置于船体的尾部两侧,对不同工作状态下的喷水推进艇的喷水泵和倒航斗受力和力矩进行了分析,并根据船舶MMG运动方程建立了双泵喷水推进艇的操纵性模型,对喷水推进艇的在不同的运行状态下进行了仿真.仿真结果表明,双泵推进操纵装置既可以作为控制面来控制喷水艇的航向,又可通过倒航斗使喷水艇正航和倒航,并能使它原地旋转和横移,喷水推进装置具有优良的操纵性能.     

舰用橡胶隔振器抗爆炸冲击仿真分析

为了对舰用橡胶隔振器结构进行抗爆能力评估,使用显式动力分析软件LS-DYNA对设备隔振器系统进行了爆炸冲击环境下的教值模拟计算.通过分析其动态响应找出了隔振器在三维冲击环境下的薄弱部位并分析了橡胶件的不同安装方式对于抗冲击能力的影响.在总结精确有限元模型计算结果的基础上提出了橡胶隔振器的简化有限元模型建立方法.最后提出了相关结论及提高抗冲击能力的改进措施.分析计算的结果表明:通过有限元数值仿真计算能够全面地分析橡胶隔振器的抗冲击能力.研究对于舰用橡胶隔振器的抗冲击设计以及大型设备的系统级冲击模型建立有一定的参考价值.     

基于模糊控制的舰船组合导航Kalman滤波器

经典的舰船组合导航Kalman滤波器对异常量测值处理过于简单 (只分为野值、正常值 ) ,致使包含新息的略大于正常值的量测数据失去作用 ,从而使滤波器产生波动。为克服这一弊端 ,提出在滤波器中加入模糊控制器 ,模糊规则由专家确定 ,对不同类型的滤波新息进行判别后加权处理 ,从而增强滤波器对野值的适应能力。计算机仿真结果表明 ,模糊控制器的加入可以提高滤波器工作的稳定性和可靠性     

舰艇战术训练成绩评估数学模型

成绩评定是舰艇战术训练中的重要组成部分,以人为主的定性评估将耗费大量人力与时间,且有失客观性。在分析舰艇军事训练特点的基础上,论述了舰艇战术训练成绩的评估原则,进而建立了成绩的评估指标体系,提出了评估数学模型。模型中给出了评估指标的分数分配方法和各子项的详细评分方法。与模糊评价模型相比,该模型具有训练成绩直观、评估方法简单、参数容易确定等优点。     

面向事件活动流的舰艇作战任务效能评估模型

考虑作战过程性因素对作战效能的影响,将作战任务表示为作用在作战资源上的活动、状态、事件及其关系组成的事件活动流模型。在此基础上,提出了基于信息熵、面向事件活动流的作战任务效能评估模型,针对评估模型中的权重评价,给出了基于微粒群的权重向量优化算法,从而通过对作战任务的事件活动流模型进行效能评估,实现对作战任务效能的评估。最后给出了作战任务效能评估的实例。     

一种基于Canny算子的level-set肺部血管分割算法

提出一种应用基于CANNY算子的level-set分割方法,三维分割肺部血管.首先根据肺部解剖结构确定肺部血管不同部位的阚值范围进行对血管初始分割,然后再应用高斯过滤异布扩散对初始血管分割的结果进行平滑去噪和CANNY算子检测出初始图像真正的边缘,最后应用level-set细分初始血管分割的结果,解决由于边界模糊产生肺部血管分割不准确的问题.并提出并描述基于Level-set肺部血管树枝杈点的判定方案.     

舰艇信息融合系统的仿真测试环境研究

信息融合系统的测试与评估是信息融合领域内的一个非常重要的课题,但是目前该方面的研究尚缺乏系统与深入,因此有必要对信息融合系统的测试评估理论和方法进行研究。考虑到信息融合系统的复杂性,采用实物测试的 不现实也是不可能的,所以进行测试和评估时,往往需要建立一个仿真的测试环境,通过这个测试环境产生测试数据,本文以舰艇信息融合系统评估为例介绍了计算机仿真技术在信息融合系统的性能评估中的作用,给出了该系统中的部分仿真模型和测试剧本的设计方法。