刘俊[1]（2021）在《三峡变动回水区福平背河段大尺度漩涡对船舶航行影响研究》文中研究说明三峡水库175m蓄水后,库区航道条件大幅改善,但处于变动回水区的广阳坝福平背河段消落期存在的大尺度漩涡碍航流态,对过往船舶安全及通航效率造成较大影响。福平背河段漩涡形成原因复杂,彻底治理的难度较大;且该河段属于保护区内,大规模的航道整治工程受到限制,因此,探明大尺度漩涡的碍航特性,优化航道与船舶航线布置,对改善船舶的通航安全和效率有积极的意义。本文通过长江上游福平背河段物理模型试验,结合小比尺自动船模航行操纵试验,研究不同强度下漩涡与船舶航行之间的姿态响应关系,提出了福平背河段船舶上行遭遇漩涡时正常上行安全距离判别依据。论文主要成果如下:（1）分析了福平背河段大尺度漩涡运动特性。通过观察四级设计流量下漩涡形态得到其发展频率和运动路径等特征,基于光流法原理对福平背河段漩涡表面流场测量来获取其运动速度等参数,为漩涡与船舶之间的定量分析提供支撑。（2）优化了适用于船模试验运动目标检测方法。结合逆透视投影变换原理对试验拍摄视频图像进行校正,为减少光照及示踪剂等因素干扰,提出基于计算机视觉原理的船舶运动位置提取方法,根据坐标转换得到直角坐标系下位置信息并绘制船舶运动轨迹线,分析得到船舶航行速度、航行漂角和轨迹线偏转角等参数。（3）提出了福平背河段大尺度漩涡区域船舶上行打偏运动二维数学模型。考虑漩涡的运动特性并结合船舶运动质心与漩涡涡核中心的相对位置,基于细长条理论提出二维平面下船舶运动理论受力模型。同时结合福平背河段边界及水力条件影响因素,得到该河段中船舶上行打偏原因。（4）确定了福平背河段船舶正常上行安全距离判断。通过开展100组船模航行试验并提取航迹线,综合考虑漩涡结构强度,并结合统计的船舶姿态实时响应参数,采用船舶运动模型计算得出船舶运动受力数值变化。基于无量纲分析利用1st Opt软件进行多元回归分析,提出多参数影响下3000吨级船舶以5m/s船速上行遭遇漩涡时姿态响应关系式,确定船舶上行安全航偏角,获取福平背河段船舶上行遭遇漩涡时安全距离。
王显乐[2]（2020）在《三峡库尾王家滩河段航道要素预报与数字平台研究》文中指出随着长江上游航道条件不断改善,货运量递增,船舶大型化、标准化趋势明显。相较于长江航道数字化与智能化起步晚,信息服务能力弱的现状,矛盾凸显。本文基于osg Earth、OSG、Sketch Up等软件平台,利用Matlab、Python等编程语言搭建了三维数字航道平台,构建了重庆至涪陵段航道要素数学模型,通过网络手段得到了影响数学模型因子的关键参数,实现了航道要素预报。分析了影响通航的水文条件及相关规范,利用Python编程实现了航道要素的可视化及不同等级船舶的适航区判别。通过粒子测速技术结合修正后的兹万科夫公式,运用编程手段实现典型船舶航行阻力的可视化。以上功能的集合对整合航道信息、提高航运管理水平具有重要意义。主要理论及工作可归纳如下:研究了基于osgEarth搭建数字平台的方法,分析了地形地貌精细化还原方法,对港口、桥梁等典型建筑物的建模做了详细描述,重点解决了地图、高程等大量数据的存储、渲染等重要难点。建立了重庆至涪陵段数字平台基础,为接下来的功能设定打下基础。分析了重庆至涪陵段因存在控制河段、变动回水等自然条件导致的航道条件复杂性,以数学模型重建了重庆至涪陵段的航道要素,并对其进行实地验证确保了数据的准确性。分析了航道要素大数据的主要影响因子,详细介绍了利用网络手段实时获取关键因子的方法,实现了对航道要素的预报,利用编程语言对航道要素进行离散质子化,将质点所携带的信息绘制成平台可读的shp文件,将航道要素进行可视化。对通航水流条件进行了研究和探讨,重点从航道水深、航道宽度、航道曲率半径、跨江桥梁高度、流场分布等几个方面讨论了内河船舶通航的影响因素与计算方法,判断了不同等级船舶在不同的航道要素下的适航区域并将其可视化。开发了实时水深、流速等航道要素查询模块。将控制河段王家滩的大尺度航道要素作为航道平台数据的补充,针对传统图像粒子测速系统视频采集设备设置流程复杂特点,采用新型无人机采集图像视频,对于测量精度低、示踪粒子成本高等问题,通过现场测量与理论分析的方法,应用了多粒子测速技术,用数学方法将图像坐标转换为世界坐标,并将其提取的航道要素数据应用于三维数字平台,提升了局部航道要素的精度,并将其与兹万科夫公式结合,实现了船舶航行阻力可视化,保证了平台的实用性。搭建了航道要素数据库,并在平台与数据库之间引入接口,实现数据的调用。
杨淦[3]（2020）在《小比尺模型船试验系统的研制》文中指出随着水运交通的飞速发展,船舶的通航安全性也日益受到关注。船模实验以其直观性和可靠性,在船舶通航的研究中十分关键,被广泛的应用到实际工程中。限于试验条件、时间和资金等条件,水工模型中的小比尺船模应用也是一个关键的研究方向。然而由于小比尺的船模本身绝对尺寸小,误差影响较大等因素,小比尺船模的试验测量结果的可靠性较难以控制,对小比尺船模的深入研究增加了诸多困难。针对项目甲方在水工模型实验中,小比尺船模试验系统欠缺的测量控制方面的可靠性、实时性与灵活性的问题,进行了试验系统硬件与软件的研制,满足试验更为精确多样的测量和控制方式的需求。最终完成了一套综合性的船模试验系统,具有低成本,可拓展性强,操控模式新颖等特点。为小比尺船模试验提供了更好的试验条件,有助于相关研究的进一步开展。系统下位机为基于STM32单片机设计,用于中央控制,操作船上设备,控制船模运动;使用多种的传感器,对船模航行状态进行实时测量与反馈,上传至上位机,帮助试验操作员进行实时观察及后期分析;采集船模第一视角和第三人称视角的视频,模拟实际操作,尽可能还原实船操作模式和视角,给予试验更多种的选择。上位机通过电子方向盘对船模航行进行精确地控制与反馈;通过各界面完成试验的视频数据显示、参数设置和数据查询;通过电子方向盘的去抖算法提高控制精度与稳定性;使用LMS算法的自适应滤波提高测量数据的精度。最终完成试验软件系统的基本功能。经过综合调试与试验,整个系统在2019年9月28日完成试验原型系统,参与后续实际水工模型试验的测试与运用。
李村[4]（2018）在《水面救援目标状态估计与跟踪控制方法研究》文中研究指明当潜艇由于发生故障失去动力而在海上受风、浪、流等环境作用呈现漂浮运动时,需要通过水面救援船舶搜寻、抵近失事潜艇,并利用传感器有效探测信息持续精确跟踪失事潜艇,以方便有效地实施水面救援。而环境条件恶劣（如四级海况）时,风、流、浪涌作用使得救援船与失事艇在水面上的升沉运动,极易造成传感器测量信息短暂缺失,这对开展有效的水面跟踪与救援带来极大的难度与危险。因此,研究水面目标状态估计与跟踪控制方法具有重要的理论研究和工程实际作用。本文针对水面目标救援跟踪控制系统,主要展开以下研究工作:首先,针对水面目标救助问题,建立救援船与目标艇动力学模型,并对风、浪、流等环境因素建模,通过仿真实验验证所建模型的合理性和正确性。其次,基于MiniRadascan微波参考系统测量原理,设计相对距离和相对艏向的解算方案;针对常规高斯滤波器在处理非高斯状态估计问题时出现的性能退化甚至发散的情况,设计容积粒子滤波器,实现非高斯噪声条件下目标状态估计;针对粒子滤波器存在计算量大的问题,提出高斯混合容积卡尔曼滤波器;再次,利用六自由度运动平台模拟MiniRadascan出现量测值缺失的情况,针对现有量测值缺失时目标状态估计方法只能利用系统模型预测的问题,设计基于历史量测数据拟合预测的状态转移模型,并提出量测数据滑窗宽度自适应调整策略,提高状态转移模型拟合精度;针对高斯混合滤波器中高斯分量权值在量测值缺失时仍保持不变导致估计精度降低的问题,基于Chapman-Kolmogorov方程设计高斯分量权值自适应调整策略,提高量测值缺失条件下的目标状态估计精度;然后,针对四级海况下高频运动对救援船控制系统造成不必要损耗问题,设计救援船运动估计滤波器,估计其运动状态;针对水面目标救援跟踪中仅通过雷达获取目标艇的位置信息、无法获得其准确轨迹的问题,提出基于平行目标接近导引律的抗饱和跟踪控制方法,引入滤波反步法解决常规反步法需对虚拟控制量解析求导带来的“计算膨胀”不足;抗饱和环节保证控制执行机构输出量较低且平滑,有助于延长执行机构使用寿命;并利用粒子群优化算法对控制器参数寻优,提高跟踪控制器精度;最后,基于六自由度运动平台搭建目标跟踪模拟试验系统,利用MiniRadascan实测数据验证高斯混合容积卡尔曼滤波以及量测量短暂缺失情况下的目标状态估计算法;针对不同的目标运动状态对跟踪控制器进行试验验证;试验结果证明所设计估计方法与控制器的可行性及准确性。
周杨艾竹[5]（2018）在《自航船模航行轨迹测量方法研究》文中提出为了保证通航安全,自航船模作为一种特殊的实验手段被广泛应用于河工模型中展开通航研究,从而为航道的设计提供合理的建议。由于船模航行轨迹是评价通航船模试验效果的重要参数,能否准确且快速的测量自航船模航行轨迹至关重要。与此同时,深度学习的迅猛发展给许多领域带来了新的技术革新,因此本文将深度学习引入到水运工程领域,提出了一种基于深度学习的自航船模航行轨迹测量方法。采用Faster RCNN算法对船模进行初定位,再利用帧间差分法和Freeman链码提取船头和船尾的坐标信息。实验结果表明,Faster RCNN算法在船模检测方面的有着较高的检测精度,平均精确度达到98.5%。此外,为了更加直观地显示船模在河工模型中的航行轨迹,本文还进行了软件可视化开发,具有强大且丰富的数据处理功能,可绘制河工模型地图以及船模航行轨迹,实现了对船模航行轨迹的快速监测。本文不仅是对自航船模航行轨迹测量方法的理论研究,也从产品化的角度出发对自航船模航行轨迹测量系统的功能进行完善,具有理论研究和实际应用的双重意义。本文开展的主要工作如下:（1）调研常用的目标检测及识别算法,包括基于运动信息的方法和基于统计学习模型的方法。分别介绍了背景减除法、帧间差分法、光流法的基本原理和实现方法,总结了三种算法适用场景以及优缺点。基于统计学习模型的方法主要介绍了近年来大热的深度学习,阐述了卷积神经网络的基本结构以及各个网络层（卷积层、池化层以及全连接层）的作用,介绍了卷积神经网络训练方法的基本流程。（2）对通航船模试验的现场环境进行实地考察,进而提出自航船模航行轨迹测量系统的设计方案。针对河工模型的尺寸各异且难以实现在一个视频采集设备下完成对整个河工模型的监测这一现状,本文提出采用多个视频采集设备组合完成对整个河工模型的监测,且该系统具备可扩展特性,即视频采集设备可按测量范围的大小自由扩展,而不受系统本身的设计局限。（3）针对大多数河工模型监测中视频采集设备设置流程复杂的问题,本文采用了一种视频采集设备视角自由的方法,利用投影变换算法来获取鸟瞰图,免去每次测量前的手工矫正,且该方法对复杂地形和外界光照具有较好的鲁棒性。为了提高系统的检测精度,本文采用在目标识别方面有着良好表现的Faster RCNN算法对船模进行检测,介绍了该算法的实现原理以及数据集的制作方法。此外,介绍了自航船模航行轨迹测量软件系统的开发流程以及每个模块的具体功能。（4）为了验证本文方法相关理论的正确性以及提出方案的可行性,本文开展了一系列实验。网络模型得到的精确度-召回率曲线和平均精确度表明了Faster RCNN网络模型在船模检测方面的有效性。展示了本文提出方法的主要步骤结果图和航迹分析软件绘制的航迹图,直观的显示出本文提出的方法对船模航行轨迹有着良好的测量效果,可成功应用于河工模型现场开展的通航船模试验。
张磊[6]（2018）在《无人船目标探测与跟踪系统研究》文中指出海洋作业危险、肮脏、枯燥等特点日益凸显,使人类对无人船的需求日益提高,而高性能传感器、高带宽通讯和智能控制器等技术的进步为无人船的实现奠定了技术基础。目标探测与跟踪是无人船必须具备的能力之一,在海洋军事作战、海洋科学研究和海洋救援等领域具有广泛的应用前景。本文基于GNC架构完整构建了无人船目标探测与跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证。系统软件系统包括7个模块,分别为数据预处理、数据分割、特征提取、数据关联、状态估计、静态地图构建和目标跟踪控制。数据预处理将激光雷达的原始数据转化为二维信息矩阵,降低了系统的计算规模;数据分割基于DBSCAN聚类生成相互独立的类簇;特征提取基于主成分分析提取各个类簇的特征;数据关联使用最近邻域算法在已知目标和类簇间建立一一对应的关系;状态估计使用卡尔曼滤波完成目标运动状态的预报和估计;静态地图构建将逐渐积累的静态障碍物信息保存;目标跟踪控制使用基于纯跟踪法的航向控制器控制船模跟踪目标航行。本研究实现了无人船的自主目标探测与跟踪,使无人船能够基于激光雷达对周围环境的扫描结果,探测到周围环境中的障碍物,并对具有一定特征的目标进行自主跟踪航行。
郭宏达[7]（2018）在《海洋观测平台动力定位技术研究》文中研究表明近年来人类不断加深对海洋的观测活动,为了更好地剖析海洋环境、海底地质信息,设计一种大范围、长航程、能实现悬浮和坐底两种工作状态的海洋观测平台能更好地协助研究人员。海洋观测平台可以坐底观测海洋地质、也可以悬浮以探测水质等信息,其克服了传统海洋观测设备局限于水面或水下的不足,也摆脱了浮标、潜标无法自主运动的缺陷,具有广阔的发展前景。海洋观测平台在任务中需要在海流下保持某一观测位置不动或小范围移动,但海流干扰下的平台运动状态复杂,为了实现这一功能,需要设计合适的控制器和推力分配方法,因此本文进行了海流干扰下海洋观测平台动力定位的研究,本文研究内容如下:首先,建立了海洋观测平台的动力学模型,利用相对速度的原理,得到海流干扰下的动力学方程,利用操纵性仿真软件进行了静水直航和回转仿真、定常均匀流场下无动力和直航仿真,分析了平台动力学特性,估计了平台最大抗流能力;其次,根据动力学分析结果,设计了跟踪微分S面艏向控制器和扩张状态S面位置控制器,选择了适用于工程的艏向位置共同调节的分组策略,并且搭建了半物理仿真平台进行硬件可靠性和算法可行性的验证,分析了静水和海流下控制器控制效果;最后,设计并完成了海洋观测平台动力定位的水池试验,试验分别在静水和海流干扰两种工况下进行验证,将试验结果与半物理仿真进行对比,验证了平台动力学性能,检验了动力定位系统的可靠性,证明了控制和推力分配算法的合理性,为未来平台的工程应用奠定了基础。
郭威治[8]（2018）在《基于多因素耦合的超大型船舶富裕水深研究》文中提出随着航运业的蓬勃发展,船舶大型化、专业化、智能化的发展趋势日益明显,特别是油船、散货船、集装箱船等。同时随着超大型船舶数量的增加,水上搁浅、碰撞事故风险随之上升,给水上交通安全带来巨大挑战。在影响超大型船舶航行安全的诸多因素中,富裕水深（Under-Keel Clearance,UKC）是国内外学者、海事主管机关、港航企业高度关注的热点和难点问题,因此,开展超大型船舶UKC研究,对于保障超大型船舶航行安全、减少或避免船舶发生拖底、触底和搁浅等险情事故具有实际指导意义,而且在通航环境受限的前提下充分利用通航资源、发挥超大型船舶装载能力、避免船舶运力浪费,实现船型大型化和航运效益与安全的最优化等方面具有实践意义。论文以超大型船舶UKC为研究对象,以影响机理、计算方法、统计分析、验证应用为研究主线,通过影响机理耦合分析、数值计算、缩尺船模试验、实船试验等方法开展了多因素超大型船舶UKC研究。论文主要内容和创新点有:（1）UKC影响耦合机理研究。系统辨识了UKC影响因素,构建了层级结构模型。运用系统动力学对UKC的“人-机-环境”三个层面的影响因素开展了耦合机理分析,继而构建了多因素耦合下的超大型船舶下沉量和UKC耦合计算模型。（2）船舶动态下沉量计算及验证。确立了超大型船舶下沉量测量和验证成套技术,运用数值船池计算、缩尺船模及实船实验等方法开展试验研究,分别得出了不同试验方法下船舶动态下沉量取值范围,验证了下沉量耦合计算模型的可靠性。（3）超大型船舶动态富裕水深计算方法。基于安全航速理念提出了超大型船舶三维安全领域模型,运用水动力干扰理论、船舶停/倒车冲程及交通流跟驰等理论方法,提出了超大型船舶安全航速区间及动态富裕水深的计算方法。（4）基于统计分析的UKC取值区间。运用高斯混合模型和期望最大算法方法,提出了超大型船舶UKC计算方法和优化取值标准。以曹妃甸港实船、观测及统计数据为验证对象,通过数理计算分别提出了不同吨位、不同装载率下的超大型船舶UKC取值标准。论文对超大型船舶UKC影响耦合机理、动态富裕水深、试验验证、统计分析等进行了系统研究,并以渤海海域为例开展了算例分析。结果表明,论文提出的UKC计算方法与实际情况契合度高;UKC影响因素识别和耦合定性定量分析能够充分描述各要素之间的耦合机理;超大型船舶三维安全领域模型能够客观反映超大型船舶的特殊性。论文成果丰富了超大型船舶操纵理论和技术,对超大型船舶安全保障具有指导意义和应用价值。
蔡文龙[9]（2015）在《基于数值模拟的桥墩附近通航船舶操纵运动研究》文中提出近年来,随着交通运输业的快速发展,我国兴建了大量跨江跨海大桥。伴随桥梁的修建,原有航道中增加了相当数量的桥墩。桥墩对桥梁起到支撑作用的同时,却改变了航道原有的流场,流场的改变必然会对桥墩附近通航船舶带来影响,这就带来了桥墩附近船舶操纵与控制的问题。尽管船舶与桥墩碰撞的可能性较低,但是一旦发生就很可能造成严重的后果。本研究采用CFD数值模拟分析和船模试验方法,研究了不同流速下桥墩附近通航船舶操纵运动和桥墩附近流场影响区域的问题,研究结果对船-桥避碰和安全通航评估技术有一定的指导意义。本文主要内容包括:（1）回顾和总结了船-桥碰撞问题的研究方法和研究现状。介绍了计算流体动力学的基本理论,结合RNGk-ε湍流模型、VOF两相流模型等,给出了非定常状态下粘性不可压缩流体的流动控制方程。（2）通过采用VOF两相流的CFD数值模拟和缩尺模型试验对流场特征点的速度进行了测量,研究了不同流速、不同流向角下的桥墩附近流场的速度分布。根据流场的速度分布的结果,确定了桥墩对其两侧流场的影响区域为3.3B（B为桥墩宽度）。（3）通过采用二维动网格的CFD数值模拟和受控状态的船模通过桥墩附近水域的试验研究了桥墩附近通航船舶在不同来流速度、距桥墩不同位置下的操纵运动。通过桥墩附近船舶通航全过程流场分析以及侧向力、力矩系数的结果确定了桥墩在纵向上对船舶通航的影响区域为2倍的船长L与桥墩长度l之和,并验证了桥墩两侧3.3B范围内对通航船舶的影响性。（4）结合试验结果和数值模拟结果,提出影响桥墩附近船舶安全通航的流速范围和通航尺度。水流流速是影响桥墩附近通航船舶操纵运动的主要因素。在较低流速时,船舶能通过合理操舵安全通过桥墩附近水域;在流速较高（0.5倍航速）且船舶顺水流航行时,即便操舵仍不易保持航向。在不同的流速下,桥墩都会使桥墩正前和正后方水流速度降低、桥墩两侧的流速增加。以桥墩中心为原点,可划定一个2（L+l）×7.6B的区域为船舶安全通航影响区域。桥墩两侧的影响区域在3.3B（不含桥墩尺寸）范围内;沿桥墩纵向,影响区域为2倍的船长L与桥墩长度l之和。
张婷,张福民,曲兴华,职广涛,刘本德,安慰宁[10]（2015）在《基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统》文中提出为了实现对船模航行轨迹及其漂角信息的自动测量,设计了一套基于激光二维扫描仪的船模航行轨迹实时测量系统,主要包括激光二维扫描仪、三维电子罗盘、无线通信模块、数据采集及处理软件4个部分。扫描仪固定在河道岸边对船模靶标进行实时测量获得船模的位置信息,电子罗盘固定在船模上实时监测船模的俯仰、翻滚、航向角信息,两部分数据分别通过以太网通信与无线模块传输回计算机。基于MFC架构数据处理软件系统,设计靶标数据处理算法,综合两部分数据对船模靶标中心进行实时拟合与补偿,并在交互界面上实时绘制出船模航行轨迹,计算其漂角数据。实验结果表明,测量系统可以在较大测量范围内满足现场测量±8 mm的精度要求,准确绘制出船模的航行轨迹,为船模通航试验的检测与控制等研究提供了很好地试验方法。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 漩涡特性研究现状 |
| 1.2.2 漩涡与船舶运动观测研究 |
| 1.2.3 船舶受力研究现状 |
| 1.2.4 存在问题 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 船模试验设备及方案布置 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.1.1 自动船模 |
| 2.1.2 高清摄像系统 |
| 2.2 试验方案布置 |
| 2.2.1 试验河段选取 |
| 2.2.2 漩涡表面流场观测 |
| 2.2.3 船模航行试验 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 大尺度漩涡对船舶航行影响研究 |
| 3.1 漩涡表面流场识别算法研究 |
| 3.1.1 光流法简介 |
| 3.1.2 光流计算方法 |
| 3.2 福平背河段漩涡运动特性分析 |
| 3.2.1 漩涡形态观测 |
| 3.2.2 漩涡表面流场测量 |
| 3.3 漩涡作用下船舶运动受力理论分析 |
| 3.3.1 船舶运动实时位置追踪获取 |
| 3.3.2 船舶运动受力理论分析 |
| 3.3.3 漩涡区域船舶上行偏转影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 漩涡区域船舶上行安全航行的判别 |
| 4.1 多级流量下船舶与漩涡相对运动参数统计 |
| 4.1.1 船舶运动航迹线获取 |
| 4.1.2 漩涡区域船舶航行时间及船身倾角统计 |
| 4.1.3 船舶运动质心距漩涡涡核相对距离统计 |
| 4.2 多级流量下船舶运动航行姿态分析 |
| 4.2.1 船舶航行平均速度分析 |
| 4.2.2 船舶航行轨迹偏转角分析 |
| 4.2.3 船舶航行漂角分析 |
| 4.3 漩涡区域船舶正常安全上行航线确定 |
| 4.3.1 漩涡作用船舶受力计算 |
| 4.3.2 福平背河段船舶安全上行距离确定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 参数对应字母表 |
| 在学期间发表的论文及取得的学术成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 三维可视化研究现状 |
| 1.2.2 数字航道研究现状 |
| 1.2.3 智能航道研究现状 |
| 1.2.4 PIV技术的国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线图 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 航道条件及水文变化特性研究 |
| 2.1 水沙条件变化分析 |
| 2.1.1 流量变化 |
| 2.1.2 悬移质输沙量变化 |
| 2.1.3 推移质输沙量变化 |
| 2.2 水库调度及水位变化分析 |
| 2.2.1 水库调度 |
| 2.2.2 水位变化特点 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 长江河道大范围流场监测分析技术研究 |
| 3.1 航道要素获取与处理 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 离子图像测速技术原理 |
| 3.1.3 速度求解方法 |
| 3.1.4 图像标定与镜头矫正 |
| 3.2 硬件设备与流场计算 |
| 3.2.1 硬件设备 |
| 3.2.2 滩险选择 |
| 3.2.3 不同工况下的示踪物追踪 |
| 3.2.4 研究航段流速计算 |
| 3.3 数据存储 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 航道要素预报与通航标准 |
| 4.1 航道要素二维数学模型 |
| 4.2 航道要素预报 |
| 4.3 通航条件 |
| 4.3.1 长江上游航道通航标准尺度 |
| 4.3.2 航道水深 |
| 4.3.3 航道宽度 |
| 4.3.4 航道弯曲半径 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三维数字航道平台搭建 |
| 5.1 数字平台搭建 |
| 5.2 数字平台地形与地物建模 |
| 5.3 航道要素可视化及适航区可视化 |
| 5.4 船舶阻力可视化 |
| 5.5 平台总结与评价 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 在校期间发表的论文及取得的学术成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容和手段 |
| 第2章 硬件系统的搭建 |
| 2.1 总体设计 |
| 2.1.1 需求分析 |
| 2.1.2 整体方案设计 |
| 2.2 硬件结构设计 |
| 2.2.1 试验用船模的制作 |
| 2.2.2 船模内部设备的选取 |
| 2.2.3 电子硬件电路设计 |
| 2.2.4 外部设备的选取 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 软件系统设计 |
| 3.1 总体设计 |
| 3.1.1 下位机软件系统设计 |
| 3.1.2 上位机软件系统设计 |
| 3.2 软件结构设计 |
| 3.2.1 通讯协议制定 |
| 3.2.2 下位机软件结构设计 |
| 3.2.3 上位机软件结构设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 系统调试及试验 |
| 4.1 系统调试 |
| 4.1.1 下位机系统调试 |
| 4.1.2 上位机软件调试 |
| 4.2 系统测试与试验 |
| 4.2.1 基础测试 |
| 4.2.2 .航行试验 |
| 4.3 系统指标汇总 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 水面目标跟踪研究现状 |
| 1.2.2 目标状态估计方法研究现状 |
| 1.2.3 目标跟踪控制方法研究现状 |
| 1.3 课题的研究内容及方法 |
| 1.4 论文的结构安排 |
| 第2章 水面救援目标跟踪控制系统模型建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 参考坐标系 |
| 2.3 救援船的数学建模与仿真验证 |
| 2.3.1 救援船的运动学模型 |
| 2.3.2 救援船的动力学模型 |
| 2.3.3 救援船三自由度动力学模型 |
| 2.3.4 救援船数学模型仿真验证 |
| 2.4 目标艇的数学建模与仿真验证 |
| 2.4.1 目标艇数学建模 |
| 2.4.2 目标艇数学模型仿真验证 |
| 2.5 海洋环境干扰力模型 |
| 2.5.1 海风干扰力模型 |
| 2.5.2 海浪干扰力模型 |
| 2.5.3 海流数学模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 非高斯噪声下水面救援目标状态估计方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水面救援目标状态估计模型 |
| 3.2.1 目标运动常用模型 |
| 3.2.2 基于MiniRadascan的量测模型 |
| 3.3 基于容积粒子滤波器的目标状态估计方法 |
| 3.3.1 粒子滤波算法原理 |
| 3.3.2 标准容积卡尔曼滤波器原理 |
| 3.3.3 容积粒子滤波器设计 |
| 3.4 基于高斯混合容积卡尔曼滤波器的目标状态估计方法设计 |
| 3.4.1 非高斯噪声的高斯混合近似原理 |
| 3.4.2 高斯混合容积卡尔曼滤波器的设计 |
| 3.4.3 高斯混合容积卡尔曼滤波器性能分析 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.5.1 仿真模型及参数设置 |
| 3.5.2 仿真结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 量测短暂缺失时水面救援目标状态估计方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MiniRadascan数据缺失情况分析 |
| 4.3 基于量测的目标状态转移模型 |
| 4.3.1 基于历史量测的状态转移模型 |
| 4.3.2 传感器量测短暂缺失时状态估计系统模型 |
| 4.4 基于改进高斯混和容积卡尔曼滤波器的目标状态估计方法设计 |
| 4.4.1 自适应权值更新方法设计 |
| 4.4.2 改进混合容积卡尔曼滤波器的设计 |
| 4.5 仿真验证 |
| 4.5.1 仿真参数及初始化设置 |
| 4.5.2 仿真结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水面救援目标跟踪控制器设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水面救援船状态估计滤波器设计 |
| 5.2.1 用于水面救援船状态估计滤波器设计的环境模型 |
| 5.2.2 水面救援船状态估计滤波器设计 |
| 5.2.3 水面救援船状态估计滤波器稳定性分析 |
| 5.2.4 水面救援船状态估计滤波器仿真验证 |
| 5.3 水面救援目标跟踪导引律设计 |
| 5.4 水面救援目标跟踪控制器设计 |
| 5.4.1 基于状态估计滤波器的反步控制器设计 |
| 5.4.2 基于状态估计滤波器的滤波反步控制器设计 |
| 5.4.3 抗饱和算法设计 |
| 5.4.4 基于粒子群优化算法的控制器参数寻优 |
| 5.5 仿真验证 |
| 5.5.1 仿真条件设置 |
| 5.5.2 控制器参数优化仿真 |
| 5.5.3 水面救援目标跟踪控制仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于六自由度运动平台的目标跟踪控制试验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于六自由度运动平台的目标跟踪控制模拟试验系统构建 |
| 6.3 基于MiniRadascan数据的目标状态估计方法试验验证 |
| 6.3.1 MiniRadascan数据野值判别及补偿方法设计 |
| 6.3.2 基于MiniRadascan数据的状态估计方法验证 |
| 6.3.3 试验验证结论 |
| 6.4 目标跟踪控制模拟试验验证 |
| 6.4.1 基于六自由度运动平台的目标跟踪控制器设计 |
| 6.4.2 基于六自由度运动平台的目标跟踪控制试验验证 |
| 6.4.3 试验验证结论 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 通航船模试验技术概述 |
| 1.2.1 基础理论 |
| 1.2.2 研究现状 |
| 1.3 研究的目的与意义 |
| 1.4 论文研究内容与结构安排 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 目标检测及识别的基本方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于运动信息的方法 |
| 2.2.1 背景减除法 |
| 2.2.2 帧间差分法 |
| 2.2.3 光流法 |
| 2.2.4 运动目标检测算法对比 |
| 2.3 基于统计学习模型的方法 |
| 2.3.1 卷积神经网络的基本结构 |
| 2.3.2 卷积神经网络的训练方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 自航船模航行轨迹测量方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 测量方法 |
| 3.2.1 镜头畸变矫正 |
| 3.2.2 鸟瞰图重建 |
| 3.2.3 船模图像坐标获取 |
| 3.2.4 坐标变换 |
| 3.3 系统开发 |
| 3.3.1 硬件系统选型 |
| 3.3.2 软件系统开发 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 测试分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验环境 |
| 4.2.1 试验河工模型 |
| 4.2.2 试验船模 |
| 4.2.3 试验前期准备工作 |
| 4.2.4 试验过程 |
| 4.3 FasterRCNN网络模型性能分析 |
| 4.3.1 数据集制作 |
| 4.3.2 评价指标 |
| 4.3.3 实验结果与分析 |
| 4.4 船模航行轨迹测量系统性能分析 |
| 4.4.1 检测结果 |
| 4.4.2 船模航行轨迹分析 |
| 4.4.3 应用案例 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 研究现状综述 |
| 1.3 研究贡献 |
| 1.4 论文内容与结构 |
| 第二章 无人船试验平台 |
| 2.1 船体 |
| 2.2 供电及推进系统 |
| 2.3 感知系统 |
| 2.4 计算机及通讯系统 |
| 2.5 试验环境 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 目标探测的算法实现 |
| 3.1 目标探测的算法组成 |
| 3.2 坐标系 |
| 3.3 数据预处理 |
| 3.4 数据分割 |
| 3.5 特征提取 |
| 3.6 数据关联 |
| 3.7 状态估计 |
| 3.8 静态地图更新 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 目标跟踪的算法实现 |
| 4.1 目标跟踪决策与控制 |
| 4.2 算法的多线程处理 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 试验结果 |
| 5.1 试验内容 |
| 5.2 单周期数据处理结果 |
| 5.3 目标探测结果 |
| 5.4 目标跟踪结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 讨论与展望 |
| 6.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 附录 I 程序代码 |
| 激光雷达数据预处理 |
| 从数据分割到地图构建 |
| 目标跟踪控制 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 海洋观测发展现状 |
| 1.3 水下机器人动力定位技术研究现状 |
| 1.4 论文研究的目的及意义 |
| 1.5 主要工作安排 |
| 第2章 观测平台动力学建模与操纵性仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平台参考坐标系 |
| 2.3 运动学方程和动力学方程 |
| 2.3.1 水平面运动方程 |
| 2.3.2 水平面动力学方程 |
| 2.3.3 执行器模型 |
| 2.3.4 推进器死区解决方法 |
| 2.4 操纵性仿真 |
| 2.4.1 水平面纵向直航仿真 |
| 2.4.2 水平面原地回转仿真 |
| 2.4.3 定常均匀流场下无动力仿真 |
| 2.4.4 定常均匀流场下纵向直航仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 控制算法及推力分配策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典自抗扰控制器 |
| 3.2.1 跟踪微分控制器 |
| 3.2.2 扩张状态观测器 |
| 3.2.3 误差的非线性反馈 |
| 3.3 自抗扰思想在动力定位中的应用 |
| 3.3.1 动力定位的偏差方程 |
| 3.3.2 位置控制器设计 |
| 3.3.3 艏向控制器设计 |
| 3.4 推力分配策略 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 半物理仿真试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 半物理仿真平台构建与实现 |
| 4.2.1 嵌入式系统的开发 |
| 4.2.2 半物理仿真的体系结构 |
| 4.3 半物理仿真试验 |
| 4.3.1 正向位置保持 |
| 4.3.2 斜向位置保持 |
| 4.3.3 顶流定位 |
| 4.3.4 艏向控制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水池试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 动力定位试验过程 |
| 5.2.1 试验环境 |
| 5.2.2 试验方法 |
| 5.3 试验数据分析 |
| 5.3.1 静水工况 |
| 5.3.2 海流干扰下工况 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和学术成果 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景、意义及课题来源 |
| 1.1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.2 选题来源 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 问题提出 |
| 1.3 研究目标、内容及关键问题 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 关键问题 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 第2章 超大型船舶UKC基础理论 |
| 2.1 超大型船舶概述 |
| 2.1.1 船型尺度 |
| 2.1.2 通航特征 |
| 2.1.3 发展现状 |
| 2.2 UKC基础理论 |
| 2.2.1 UKC概述 |
| 2.2.2 UKC组成要素 |
| 2.2.3 UKC影响因素 |
| 2.2.4 船舶下沉量 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 UKC影响因素辨识及影响机理分析 |
| 3.1 UKC影响因素辨识 |
| 3.2 UKC影响因素层级结构建模 |
| 3.2.1 基于ISM的层次结构建模 |
| 3.2.2 UKC影响因素层级结构模型构建 |
| 3.3 UKC影响因素耦合分析 |
| 3.3.1 UKC影响因素耦合建模 |
| 3.3.2 基于SD模型的UKC影响因素耦合分析 |
| 3.4 UKC耦合计算模型构建 |
| 3.4.1 理论方法 |
| 3.4.2 耦合计算模型 |
| 3.4.3 验证分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 船舶动态下沉量计算及验证 |
| 4.1 数值船池验证法 |
| 4.1.1 数值验证模型 |
| 4.1.2 船舶下沉量及纵倾值计算 |
| 4.2 缩尺船模试验 |
| 4.2.1 可行性分析 |
| 4.2.2 方法及过程 |
| 4.2.3 结果分析 |
| 4.3实船实验 |
| 4.3.1 总体情况 |
| 4.3.2 实验情况 |
| 4.3.3 技术实施 |
| 4.3.4 结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于船舶三维安全领域模型的DUKC |
| 5.1 超大型船舶三维安全领域模型 |
| 5.1.1 概念提出 |
| 5.1.2 航速控制标准 |
| 5.2 基于横向安全领域模型的DUKC |
| 5.2.1 船间水动力干扰特征 |
| 5.2.2 船间水动力干扰通用模型 |
| 5.2.3 横向领域最小航速计算模型 |
| 5.3 基于纵向安全领域模型的DUKC |
| 5.3.1 船舶倒车冲程 |
| 5.3.2 船舶安全纵向间距模型 |
| 5.4 基于垂向安全领域的DUKC |
| 5.5 基于三维安全领域模型下的DUKC算例分析 |
| 5.5.1 基于横向安全领域模型的最小安全航速 |
| 5.5.2 基于纵向安全领域模型的最大安全航速 |
| 5.5.3 DUKC计算分析 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 UKC取值区间研究的数据统计分析 |
| 6.1 统计分析原理 |
| 6.2 数据处理及分析 |
| 6.2.1 数据处理分析 |
| 6.2.2 数据分析 |
| 6.3 UKC/D值域 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 UKC计算模型仿真及应用示范 |
| 7.1 参数选取 |
| 7.2 计算分析 |
| 7.2.1 设计代表船型 |
| 7.2.2 基于耦合计算模型的UKC计算分析 |
| 7.3 受限水域超大型船舶UKC计算及动态仿真系统 |
| 7.3.1 软件系统 |
| 7.3.2 实例示范 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位阶段发表论文及参研课题情况 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 课题选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 计算流体动力学 |
| 2.1 CFD基本理论 |
| 2.1.1 流体力学研究方法 |
| 2.1.2 数值方法 |
| 2.1.3 网格生成技术 |
| 2.1.4 CFD相关软件 |
| 2.2 CFD模型的建立 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 湍流模型 |
| 2.2.3 多相流模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 桥墩附近流场数值模拟 |
| 3.1 桥墩附近流场数值模拟 |
| 3.1.1 流场数值模型 |
| 3.1.2 桥墩附近流场CFD求解 |
| 3.2 桥墩附近流场试验分析 |
| 3.2.1 试验内容 |
| 3.2.2 桥墩附近流场试验结果 |
| 3.3 数值模拟和试验结果对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 桥墩附近通航船舶操纵运动预报 |
| 4.1 船舶操纵性预报 |
| 4.1.1 操纵性预报方法 |
| 4.1.2 船舶操纵运动水动力数学模型 |
| 4.2 动网格原理 |
| 4.3 桥墩附近船舶通航数值模拟 |
| 4.3.1 桥墩附近船舶通航CFD模型的建立 |
| 4.3.2 桥墩附近通航船舶数值模拟结果分析 |
| 4.3.3 水动力分析 |
| 4.4 船模受控状态通过桥墩附近的试验 |
| 4.4.1 试验内容 |
| 4.4.2 受控状态船模通过桥墩附近试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1引言 |
| 2测量系统设计及硬件实现 |
| 2.1测量系统构成 |
| 2.2测量系统硬件实现 |
| 3测量系统软件设计与实现 |
| 3.1系统通信的实现 |
| 3.1.1以太网通信的实现 |
| 3.1.2无线传输通讯的实现 |
| 3.2数据处理算法设计 |
| 3. 2. 1靶标中心拟合算法设计 |
| 3.2.2倾斜偏差补偿算法设计 |
| 3.2.3曲线拟合与漂角计算的实现 |
| 4试验 |
| 5结论 |
