基于轨迹线性化控制方法的全驱动自主式水下航行器轨迹跟踪控制

基于轨迹线性化控制(Trajectory Linearization Control,TLC)方法研究了全驱动自主式水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制.利用微分方程奇异摄动理论中的时标分离思想,将全驱动AUV的轨迹跟踪控制系统分成快、慢回路,分别基于轨迹线性化思想设计出快、慢回路控制器;利用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统进行了稳定性分析,通过AUV爬升转弯过程的仿真验证了该控制方法的有效性.

Agent战场视景仿真视点智能控制方法

为了实现战场视景仿真中视点的智能控制,使视点能够自动选择运动方式,根据场景中发生的热点事件自动切换观察目标并且自动调整观察位置及角度,将Agent的思想引入视点控制策略的设计,提出了一种基于Agent的战场视景仿真视点的智能控制方法,针对热点事件搜索智能体、观察目标选择智能体和观察方式控制智能体的智能体行为算法,以及多Agent协调的视点智能控制等关键技术进行了深入研究。基于Agent的战场视景仿真视点智能控制能够在仿真过程中合理切换视点的观察目标并控制视点的观察方式,减少了仿真人员手工操作视点的工作,使视景仿真的场景和视点切换更加自然而且信息丰富。

可视化仿真的私有云框架研究

针对云计算与可视化仿真如何结合的问题,提出了一种通用于可视化仿真的私有云框架:由Intranet组成的私有云网络拓扑;由云授权、计算、可视化组成的交互模型;由基础设施层、仿真平台层、可视化仿真应用层组成的开放式平台;由VPN、组播通信、流媒体播放、网络规划组成的详细设计。进一步解决了多租户技术、资源调度、海量数据处理、大规模消息通信、大规模分布式存储等关键技术,设计了具有服务模式的仿真平台层组件,为基于云框架的可视化仿真奠定了技术基础。

基于Dubins曲线和改进A＊算法的AUV路径规划方法

将Dubins曲线和具有角度约束的改进A*搜索算法结合应用于路径规划中,能解决路径长度最短和安全性的问题。这样规划出来的路径由两段满足AUV最小转弯半径的圆弧和一段同时与两弧相切的直线构成;圆弧段由产生Dubins路径的方法产生,直线段由改进A*搜索算法扩展产生;首先通过判断Dubins路径存在条件,解算Dubins曲线参数,从而确定此路径中两圆弧的起始点、终止点坐标;再通过这些圆弧坐标可得到直线与圆弧的切入点、切出点,此两点就是改进A*搜索算法扩展路径的起始点和终止点;以Matlab为工具进行仿真实验,验证了此方法能产生规避障碍物的可行的最短路径。

多分辨率建模在战役推演仿真系统中的应用

战役推演仿真系统中存在大量分布在不同层次上的实体,为了使这些实体高效运行,同时保证相关信息能正确交互,研究了几种典型的多分辨率建模方法,并在分析战役推演仿真系统结构的基础上提出了一种面向多分辨率建模的仿真模块体系结构,建立了层次关系表、运行实体关系表、参数映射类和聚合解聚触发事件列表来保证多分辨率模型之间运行数据的一致性,同时避免链式解聚的问题。通过实验,按该体系结构建立的仿真系统能正确运行多分辨率模型,该框架为建立基于多分辨率建模的仿真系统提供了一定的技术支撑。

多Agent运行环境的软件框架与数据机制研究

根据面向Agent的软件开发方法,分析了Agent基本特性和基于多Agent的仿真软件运行机制。设计出包括数据管理、时间管理、日志服务、兴趣管理和调度管理等功能在内的多Agent运行环境(Multi-Agent Runtime Environment)。对运行环境的数据机制进行了深入研究,通过阐述数据存储机制,提出环境节点的多叉树结构,通过并行编程实现环境内部、环境之间的数据传输,解决了多Agent运行环境的核心数据问题。测试表明这种数据机制能够可靠保证Agent间的实时通信,实时性完全满足训练仿真软件的需要。

基于消息的分布式仿真支撑环境的研究

针对分布式多Agent的通信需求与MAS运行环境存在的问题,设计了基于消息的分布式仿真支撑环境,实现了声明管理、时间管理、数据分发管理等MAS通信核心功能,并针对HLA规范实现了基于消息的对象管理与所有权管理,还设计了智能通信Agent,利用通信Agent提高了支撑环境的容错能力和负载平衡能力,可满足从局域网到广域网的各种层次分布式仿真需求;与HLA/RTI分布式仿真支撑环境相比,具有技术难度低、应用简单、工作量少、成本低、动态调控性好、适用面广的特点。

基于组件的水面战视景仿真系统关键技术研究

为了更加生动逼真地体现水面战视景仿真中导弹发射、导弹命中、舰炮开火、雷达搜索、干扰弹展开等攻防对抗的细节,针对仿真系统设计、组件化建模、组件化模型驱动等关键技术进行深入研究。提出了多粒度建模与替代子模型法相结合的组件化建模方法,通过配置链表内存映射的方法对组件化模型进行动态加载。所设计的基于组件的水面战视景仿真系统作为某大型分布式水面战仿真系统一个联邦成员,通过HLA接口接收联邦中相应联邦成员如导弹、火炮、雷达、干扰系统等的数据,在三维视景中驱动组件化模型。

贝叶斯高分辨方位估计方法的水池试验数据分析

论文在简要介绍贝叶斯高分辨方位估计方法理论的基础上,着重进行了该方法的水池试验数据分析,并与计算机仿真结果进行对比,同时对试验结果与仿真结果的差异做出了合理的解释,验证了贝叶斯高分辨方位估计方法的有效性和优越性。

海军武器系统效能评估仿真系统框架设计

针对如何体现复杂武器系统在战役全过程作战效能这一装备综合论证中迫切需要解决的问题,在详细分析海军作战模拟流程的基础上,遵循HLA规范构建了一个开放式的分布交互仿真系统框架,设计了软件的战场环境生成、武器数据管理、仿真实体生成、想定编辑、推演核心、态势显示、人工干预等功能模块。该系统经过推演验证,结果直观反映了装备协同对抗条件下武器系统在战役全过程的作战效能。

高频水声信号空间相关特性研究

本文介绍了一个高频水声数据采集系统的实现结构及水下换能器基阵的布阵形式。利用此采集系统采集的实际数据,研究了目标回波、海洋混响和噪声的空间统计特性,并给出了统计曲线。

基于MT方法的水声波束三维可视化实现

以往水声波束的可视化描述大多基于二维平面显示,不能很好地表达水声波束在水下空间的形态及其动态效果。为使水声波束能够以三维可视化的形式表现,提出了一种基于数据场绘制等值面Marching Tetrahedral法的水声波束三维可视化实现方法。以水声波束方程为基础,绘制出水声波束在水下空间的形态、单波束扫描以及多波束搜索效果,并通过对细分空间的优化处理,保证了三维可视化水声波束在视景仿真中的实时性。三维可视化效果表明,生成的三维水声波束显示效果逼真、流畅,能够提供更加直观生动的画面。

神经网络自适应自动驾驶仪设计及其在AUV路径跟踪中的应用

针对AUV三维路径跟踪过程中的自动驾驶仪设计问题,根据时标分离原理将AUV路径跟踪自动驾驶仪系统即姿态稳定回路划分成快、慢回路。采用神经网络H∞鲁棒自适应控制算法分别设计了自动驾驶仪快、慢回路的控制器,用Lyapunov稳定性理论对系统进行了稳定性分析。仿真结果表明:路径跟踪控制系统具有良好的动态性能。