基于船舶水动力的六自由度a&ω运动参数发生器

针对传统轨迹发生器生成的轨迹和运动参数不符合实船特性问题,依据分离式结构模型六自由度船舶运动方程,分析不同运动状态的船体、桨、舵的水动力和力矩,推导静水条件下六自由度线加速度和角速度(a&ω)模型;提出以档位固联转速建立纵向线加速度的二阶模型,用二阶系统的阻尼比和自然频率表示档位切换时船舶的加、减速性能;采取极大似然估计的递推算法辨识模型中的未知参数;基于某船的实测数据,验证该运动参数发生器的有效性,并评估仿真准确度。仿真结果表明,该发生器能够生成线加速度、角速度、姿态、速度、位置共计15维运动参数,且各运动参数的准确度在95%以上。

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。