数字化潮流信息在航行计划支援系统中的应用

为了充分利用潮流信息,确保船舶航行安全性,缩短航行时间,节约燃料,提高船舶航行效率,提出了一种将潮流信息数字化的方法,给出了该方法的实现原理。利用此方法,可以迅速准确地获取指定海域的潮流信息。介绍了在此基础上实现的一种用于在内陆海等特定海域流行船舶航海计划制定的支援系统,并给出了具体实现的框图。利用该系统可以模拟预定航线的航行时间,从而可以确定最佳出航时间和航线。通过对某一特定海域内航舶航行时间的模拟实例,验证了该系统的有效性。     

数字化潮流信息在电子海图信息系统中的应用

提出了一种数字化潮流信息的方法,并且给出了实现原理.利用此方法,可以迅速准确地获得指定海域的潮流信息,模拟预定航线的航行时间,从而可以确定最佳的出航时间和航线.该方法的有效性通过模拟特定水域的船舶航行时间得到了验证.此方法可以作为附加功能引人到ECDIS系统中,完善其系统功能,更好地为船舶航运生产服务.     

大风浪船舶安全航行的研究综述

大风浪中航行安全是船舶安全航行研究的重要课题。通过对该问题研究方法的分析和所涉及方面的探讨，从整体上反映了当前大风浪船舶航行安全研究的现状，提出了今后研究的方向。     

大风浪中航行船舶非事故性损失的定量分析

选取了某公司中一日航线上的一条客货滚集装箱班轮，对其在黄海中、北部遭遇大风浪航行时，非意外事故性损失的历史记录进行了统计调查，由此得到一种对大风浪中航行船舶的非意外事故性损失进行定量分析的方法，进而提出一种对大风浪中航行船舶的非意外事故性损失矩阵进行估算的方法．为有效使用气象一经济决策理论对大风浪中航行船舶的航行方案进行评估，解决航行安全与经济效益之间的矛盾，提供了一种有效、可行的手段和重要依据．     

航行图像信息记录系统及其数据压缩

简述船舶航行图像信息记录的基本思路和系统的结构,以及船舶航行图像信息编码模块及其数据压缩实现方法。     

水下航行体模型空化流动的数值模拟

采用Fluent软件中的k-ε湍流模型对水下航行体模型水下运动的超空泡形成过程进行了数值模拟,分析了饱和蒸气压和航行深度与水下航行体空泡形态的关系,研究了航行深度和温度对航行体阻力系数和头部压力的影响.研究表明,航行体带空泡航行时,空泡形态随航行深度的增加而减小,阻力系数随航行深度的增加而增大,饱和蒸气压对空泡形态和阻力系数的影响不大.研究结果对水下航行体超空泡技术研究具有参考价值.     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

基于多普勒速度声纳的水下航行器导航方法

提出由多普勒速度声纳、姿态测量组件和陀螺罗经组成导航系统,研究了速度解算和误差分析方法,给出了导航卡尔曼滤波算法．实船航行试验结果证明了导航方法的有效性.     

小型水下自航行器动力学建模与控制

水下自航行器动力学建模是其控制研究的基础,为此基于Newton-Euler法建立了水下自航行器的一般动力学模型,其模型具有复杂非线性特征．利用解耦和摄动理论对模型进行了合理简化,将控制系统分解为弱耦合的子系统．基于简化模型设计了航速、航向、纵倾和深度控制器,仿真结果证明了自航行控制的鲁棒性和稳定性。     

回转型水下航行器艇体数学建模方法和最小阻力研究

一直以来在水下航行器的艇体外形设计上都采用传统船舶设计方法,尝试采用数学建模方式描述水下航行器的型值,通过计算型值及推导相关参数的计算公式,并根据水下航行器已知设计参数得出不同数值情况下的型值函数,最终通过数学计算方法与图谱查找方式得出最优航行器艇体型状.     

超空泡壳结构航行体尾拍分析

完善并扩展了一个尾拍计算公式,分析了射弹的转动角速度,发现角速度随时间的变化趋势并非先增大后减小,而是直接减小．研究了超空泡壳结构航行体在匀速、加速和减速情况下的尾拍,讨论了不同航速下重力加速度对匀速航行体尾拍的影响．结果表明：航行体转动角速度和冲击力的振幅随时间总趋势是减小的;对于不同航速下的匀速航行体,航速越大,转动角速度和冲击力的振幅越大;重力加速度对高速超空泡航行体的尾拍影响很小．     

水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法．首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度．实验结果表明：该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像．     

水下航行器声通讯安装结构涡流噪声分析

孔腔及凸体作为水下航行器表面的常见结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有不容忽视的影响．根据水下航行器上搭载的声通讯调制解调器安装结构抽象出几何模型,即孔腔、凸体组合结构,采用LES—Lighthill等效声源法对该孔腔、凸体组合结构的流场及声场进行仿真,通过分析不同模型的流动机制及涡流噪声特性,指出了凸体高度对涡流噪声的影响．研究表明,凸体高度与孔腔深度相等时,产生的涡流噪声最小．研究成果为水下航行器声通讯安装结构的设计提供了依据．     

基于激光雷达的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法

为了解决传统方法对无人机违规航行轨迹数据捕获的精度和实时性低的问题,通过激光雷达研究了一种新的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法。建立激光雷达信号和目标场景作用过程模型,将每束激光在目标场景表面的映射部分当成激光脚印,完成对激光束相应激光脚印的响应函数和激光雷达发射信号的时间分布函数的卷积计算,获取激光脚印相应目标区域和激光雷达信号作用后反馈的回波信号。依据反馈的回波信号建立单次成像回波峰值点轨迹分布模型,获取无人机航行轨迹数据。针对无人机实际航行轨迹和预定义航行轨迹,采用优化的修正豪斯多夫距离公式(MHD)进行轨迹数据匹配程度衡量,按照经验设定阈值,若匹配度超过阈值,则认为实际轨迹与预设定无人机航行轨迹不匹配,将相应实际轨迹当成无人机违规航行轨迹,对违规航行轨迹数据进行捕获。结果表明:所提方法可及时检测处无人机违规航迹,报警时间比其他方法时效性高;所提方法捕获的无人机违规航行轨迹数据与真实数据偏差小。可见所提方法实时性与精度均较高。     

小型航行体鲁棒动态逆姿态控制

针对小型航行体在复杂水流环境下航行时姿态模型具有强耦合、高度非线性和不确定性等特点,在不忽略各通道间耦合作用的条件下,提出了小型航行体鲁棒动态逆姿态控制方法.采用动态逆控制方法对航行体姿态模型进行解耦和线性化,进而由滑模变结构控制方法解决了控制系统对参数摄动和系统建模的不确定性敏感的问题,并应用李亚普诺夫理论证明了控制系统的稳定性.仿真结果表明,本文设计的鲁棒动态逆姿态控制方法不仅能够满足小型航行体的技术性能要求,且具有较强的适应性和鲁棒性.      

智能船舶航行风险评估研究现状与发展趋势

对智能船舶航行风险类别及来源进行汇总，介绍智能船舶航行风险评估研究的发展历程及目前的研究热点，并按研究方法对智能船舶航行风险评估的研究成果进行分类；提出智能船舶航行风险研究存在的问题，并从多角度、从方法到体系对智能船舶航行风险评估研究未来的发展趋势进行分析。本文可为智能船舶的风险评估、智能航行系统开发及推广应用等提供理论参考和实践支撑，提升智能航运新业态下的海上交通安全。     

北极船舶航行风险评估研究现状与趋势

系统回顾北极航行安全领域的研究主题演化，并对风险评估的应用场景、支持决策、模型方法、风险因素及其数据来源进行综述。研究表明，北极航行风险评估主要从战略、营运和操作三个层面支持相关决策，是提高航行安全性的重要手段。目前，对频发的机械故障、海洋污染、推进系统失能等事故，风险评估在西北航道航行安全保障领域的应用，以及结冰、高纬度、人为因素等风险源对航行安全的影响等的研究尚有不足。未来应推进北极航行定量风险评估技术的标准化，研究多风险因素耦合下航行风险评估技术，有效利用船舶智能化、航道数字化平台，开发实时航行风险预测系统，更好地为极地航行风险防控提供科学依据。     

厦门港船舶航行环境系统的安全分析

以厦门港海上交通事故资料为基础,从理论上探讨了安全系统工程方法在船舶航行环境系统安全分析中的应用,提出了厦门港船舶航行环境的主要潜在危险,并在事故树分析的基础上,获得了厦门港海上交通事故的航行环境原因及其重要度,这对该水域的系统安全分析和采取安全措施具有一定的意义。     

减少雾中航行事故的若干对策

通过对雾中航行船舶驾驶员的心理因素、航行工作的管理组织和通航环境等分析，提出了减少雾中航行事故的若干对策。     

基于四阵元基站的水下航行器自定位方法

随着智慧海洋理念的普及和人工智能技术的发展，自主水下机器人、水下滑翔机等水下航行器在海洋科学调查、资源勘测和信息获取方面取得了重大进展，为了满足小型低成本水下航行器智能感知、自主作业的实际需求，同时降低其自主定位成本，设计并实现了一种基于海底四阵元基阵的自定位方法．首先，针对水声信道的复杂性，设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号，仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性；其次，结合倒置的超短基线定位原理，设计了布放在已知参考点的四阵元基站，各阵元发出相互正交的声频梳信号，水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号，利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测；最后，针对声学频率梳的时域和频域特性，推导了接收信号与飞行时间的关系，利用相关分析法对各信号单程飞行时间进行精测，进而获取航行器与基站坐标轴阵元的测距和测向结果，结合倒置的超短基线定位方法，实现航行器的位置实时解算．水下实验结果表明，本方法复用率高、可操作性强，水下航行器只需携带单个接收信标即可完成定位计算，进一步降低了成本和系统复杂度．同时，也证明了声频梳信号的高可靠性，可在水下航行...