船舶操纵运动参数的实时估算方法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

a、 目的及意义

船舶运动模型的研究从二维到三维，从线性到非线性。由于船舶由桨、舵等多种结构组合而成，在航行中受到风浪影响会使其在各种摇摆运动中与水面发生抨击飞溅等复杂接触导致其拥有十分复杂的水动力关系。所以在实际的研究学习中，采用船模水池实验和数学建模理论相结合的方式进行研究。由于实验船模是按比例缩小的船体，在转换时会产生不可避免的问题。处理该问题则需要花费大量的人力物力和财力的投入^[1]。因此更需要一种简单实用可靠的方法来解决此问题。本课题以船舶做恒速运动时，三自由度船舶运动模型对应的水动力系数，设计一套系统，根据传感器实时采集的变量数据，实现对水动力系数的辨识。在简化情况下，实现对船舶操纵运动的k、t指数的辨识，并通过模拟实验确定这个辨识的可靠性。

地球约70%的表面被海洋所覆盖，而我国拥有漫长的海岸线，拥有丰富的海洋资源和世界上最繁忙的港口，随着全球化的不断加深，各个国家的联系也越发密切，新航路不断被发现，航海事业有了迅猛发展。其中船舶是各个国家间进行商品交流的最主要的交通工具。船舶是承担着军事、经济、科研发展的重要载体。从船舶操纵运动仿真研究^[2]一文中在航海人才培养方面作用巨大的航海模拟器其核心正是对于船舶运动模型辨识仿真以及对船舶运动的再次呈现。在船舶运动模拟器动力学建模与动感模拟算法研究^[3]文章中指出船舶运动模拟设备可以对驾驶员进行仿真培训使其熟悉对船舶的操纵，锻炼海员的应急能力，最大程度上避免日后工作中出现安全隐患。因此，对船舶在不同海况下的运动模型进行研究有着重大的战略意义。

2. 研究的基本内容与方案

a、 基本内容

①、针对传统方法进行船舶参数辨识精度低、辨识成本高、辨识效率低的弊端，本课题拟设计一套系统根据安置在船舶上的传感器实时采集的变量数据，实现对船舶恒速运动时三自由度船舶运动模型对应水动力系数的实时辨识，以及对船舶操纵运动的k、t指数的辨识。并通过模拟实验确定这个辨识的可靠性。

②、构建辨识系统基本结构以辨识结果为实时辨识系统的核心算法。

3. 研究计划与安排

3月12日收集所需相关资料

3月25日上传开题报告

3月26日上传论文翻译

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 欣乐,杨盐生.船舶运动数学模型——机理建模与数学建模［m］. 大连: 大连海事大学出版社,1998

[2] 陆冬青,邱云明.船舶操纵运动仿真研究[j].江苏船舶,2019,36(05):5-7 33

[3] 夏雨. 船舶运动模拟器动力学建模与动感模拟算法研究[d].哈尔滨工业大学,2019.