船舶操纵模型硬件模拟器的设计与实现

船舶操纵模拟器可采用物理仿真、半物理仿真及软件仿真3种方法.设计并实现了船舶操纵的半物理硬件电模拟器.详细地讨论了船舶模型的分解与模拟、舵机模型的模拟、外界干扰叠加的模拟、模拟器的器件选取与实现、外界干扰信号的模拟等.实际试验结果表明模拟器的控制精度高、运行稳定可靠.     

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。     

采用真雷达显示器的航海雷达模拟器的关键技术

传统的雷达模拟器大致可分为全微机化的雷达模拟器及采用真雷达显示器和雷达信号发生器板的雷达模拟器。第一种雷达模拟器的操作界面逼真度尚待进一步提高，第二种雷达模拟器由于受雷达信号发生器板内存等限制，所能模拟的海区不如第一种雷达模拟器多，灵活性欠佳。本文的雷达模拟器采用微机生成雷达视频信号，通过雷达接口板将由计算机模拟的不同海区雷达回波图像显示在真雷达显示器上，具有灵活性大、逼真度高的特点。对该雷达模拟器的几个关键技术：雷达不同显示方式下的坐标变换、岸线回波生成算法、雷达信号接口板的的设计作了详尽介绍。该接口板可产生满足雷达／ARPA显示设备需要的各种信号，并可实时将计算机模拟的雷达视频数据转换成雷达显示设备可以接收的雷达回波信号，显示在真实雷达显示设备上。成功地应用在全任务大型船舶操纵模拟器中。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

飞行模拟器协同训练网络互操作仿真

研究了模拟器协同训练网络和飞行模拟器系统的互操作构架和接口,用于飞机模拟器和商品货架飞行仿真软件的互操作.开发接口代理将不同协议、不同接口的飞行模拟仿真系统(如飞机模拟器、微软模拟飞行X、FlightGear)互联,实现分布式网络飞行模拟训练.将某型飞机飞行模拟器与MSFSX和FlightGear等飞行仿真系统互联演练,验证了提出的互操作构架、接口和代理机制的可行性,对推进构建模拟器协同训练网络具有重要意义.     

关于船舶运动仿真系统的看法

船舶是在水介质中运动的载体。多年来对船舶操纵性的研究，已积累了大量的知识，拥有各种准确度的数学模型。并在此基础上国内外均开发成功多台船舶操纵仿真器。最近更使用卫星定位技术，直接在实船操纵性试验中获得模型的各项参数。对于船舶在海浪中的摇摆研究，也已取得长足的进展。因此，有关船舶运动的全套数学模型已经比较成熟。在此基础上，建立船舶操纵控制的仿真系统，通常的做法是船体本身由计算机中的仿真数学模型取代，为了检验操纵与控制设备（各种自动舵、防撞鳍等）样机及其最佳参数的整定，只需通过接口将设备与计算机相连接…