360°环形柱幕立体视景系统航海模拟器态监测与评估系统

为更好地满足船员训练、港航设计和航海研究的要求,研制360°环形柱幕立体投影系统全功能航海模拟器.该模拟器采用先进的视景显示与立体投影技术,视景系统采用基于SGI的集群结构,集群系统由12台高性能图形工作站组成,利用InfiniBand超高速(10 GB/S)串行网络技术实现集群互联;360°环形柱幕立体投影系统采用巴可(Barco)的高端投影仪Galaxy 12 HB , 并且使用世界领先的INFITEC(INterferenz FIlter TEchnik))技术;另外投影系统中使用电子融合与光学融合的混合模式,保证整个系统的颜色一致性.结果表明,利用PC集群和360°全景立体投影系统实现的航海模拟器具有独特的性能与效果.     

新一代船舶操纵模拟器关键技术

为更好地满足船员训练要求,根据大型船舶操纵模拟器技术性能标准,对模拟器开发中最新的关键技术进行探讨,具体针对模拟器的仿真驾驶台和虚拟现实系统两方面进行研究,驾驶台由传统驾驶台发展到高度集成、智能化水平较高的综合船桥系统(Integrated Bridge System,IBS)驾驶台,虚拟现实系统由普通的三维视景显示系统发展到360°全景立体视景系统,并且改进视景系统中海浪渲染方法、分布式渲染技术以及投影图像校正与融合技术.     

基于OSG和Bullet的船舶碰撞响应三维仿真

针对目前在航海模拟器中缺少对船舶碰撞响应的三维仿真,提出在航海模拟器中基于开源场景图形(Open Scene Graph,OSG)渲染引擎开发的三维视景中加入Bullet物理引擎的技术方案.根据刚体动力学、接触与碰撞动力学和能量守恒定律,基于Bullet刚体碰撞响应模型,建立船舶三维碰撞动力学模型;运用Projected Gauss-Seidel迭代算法,得到碰撞后船舶实时的六自由度位置姿态参数;根据碰撞检测阶段获取的碰撞点位置参数,实时绘制划痕并添加爆炸特效.该方案已成功应用于航海模拟器视景系统中,渲染效果良好.     

船舶操纵模拟器开发和应用的全球协作

通过对船舶操纵模拟器研发和应用的相关问题如技术性能标准研究、船舶操纵数学模型研究、示范课程与训练效果评估等方面的现状和发展的介绍、比较和分析,提出加强国际协作,建立船舶操纵模拟器系统新的性能标准,以满足航海教育培训、船员适任评估以及高级航海研究的需要;研究船舶操纵数学模型的标准化,以提高系统的关键技术性能;建立规范的示范课程和训练评估方法,提高模拟器训练的水准.同时,介绍基于互联网的船舶操纵模拟器集成国际合作项目,指出在这个平台上的协作运行有利于填补海事大学间技术和操作水平方面的差距,加强学生与船员间相互了解航海习惯和文化背景、促进沟通与航海英语方面的训练,也有利于扩展船舶操纵模拟器的功能.     

航海模拟器的锚泊操纵自动评估系统

为提高对船员的锚泊操纵进行评估的效率、客观性和科学性,在航海模拟器中建立锚泊操纵自动评估系统.通过专家评估法获得与锚泊操纵相关的评价指标,确定评价指标的权重值和标准值,应用模糊综合评判法建立锚泊操纵的自动评估模型.利用面向对象的Visual C++语言开发了锚泊操纵自动评估系统,实现出题、答题与评估、数据管理等功能模块.该系统在大连海事大学自主研发的V_Dragon 3000航海模拟器中的测试表明,系统得出的评估结果与教练员的评估结果基本一致,能够客观、准确地对船员的锚泊操纵进行自动评价,能够满足自动评估要求.     

上海海事大学博士生导师简介（十四）

孔凡邨1955年出生．上海海事大学商船学院交通信息工程及控制学科教授、博士生导师，现任上海海事大学校长助理、中国航海学会驾驶专业委员会理事、上海航海学会理事等职．先后讲授“无线电技术基础”、“航海仪器”、“航海电子技术”等课程．主持及参加的科研项目10多项，包括“基于航行记录数据的船舶碰撞过程仿真系统”、“船舶自动识别技术（AIS）的技术研究”、“中国航海教育立法研究”、“中国航海教育发展研究”、“海空立体搜救体系研究”等．     

船艇指挥综合模拟训练系统

介绍船艇指挥综合模拟训练系统的基本要求、系统构成、系统完成的主要功能,并介绍为使系统达到逼真的仿真目标,模拟船艇模型调制、视景图像数据库建立和多通道图像融合以及系统软件连接等系统主要技术的实现.     

ECDIS模拟器功能要求及配置标准

为满足STCW公约2010年马尼拉修正案中关于电子海图显示与信息系统（ECDIS）的培训、考试及发证要求,根据IMO关于ECDIS的性能标准和中国海事局履约要求,研究ECDIS综合模拟器系统的组成结构及ECDIS模拟器的功能要求,提出建设ECDIS模拟器的3种规范的配置方案和标准,为我国ECDIS模拟器研究者及各航海院校提供指导性建议.     

VTS模拟器情景对话智能评估系统

为实现VTS值班人员适任能力培训和评估的自动化、智能化,确保评估结果客观、公正和合理,构建VTS模拟器情景对话的智能评估系统。该系统通过建立标准航海通信用语语料库提高在线语音识别系统的精确性。引入基于语法规则的匹配分析模型对由语音识别系统得到的文本字符串进行匹配分析。详细介绍基于加权的实操评估准则制定方法。该系统利用智能技术能实现部分VTS情景对话的自动化评估,减轻评估人员的负担,且能避免人工评估的主观性和不公平性。     

VTS与船舶操纵综合模拟器构建关键技术

为满足船舶交通服务系统(Vessl Traffic Services,VTS)人员培训和评估需求,提升VTS的监控和服务水平,构建一个VTS与船舶操纵联合模拟的综合模拟器.该模拟器通过突破传统单一VTS或者船舶操纵模拟器的局限性,解决VTS雷达回波模拟,多源目标数据跟踪、融合和误差仿真,以及船舶操纵模拟器、教练员控制台子系统的关键技术;提出多层次数据通信模型,实现多VTS子系统与多船舶操纵子系统集成.该系统不仅可为VTS值班人员和引航员培训提供有效的途径,而且可为研究船舶交通管理新方法提供有效的分析决策平台.     

MRNS-9000型航海雷达模拟器船型编辑功能的开发

船舶操纵模拟器用于航道、港口开发已是当前先进而有效的手段。本文对“海河通航标准研究”课题在MRNS-9000型航海雷达模拟器上所进行的船型拟合工作作了概述,并提出了在航海雷达模拟器上拟合船舶数学模型时所采用的主要依据,即利用船舶操纵性标准、与在航船舶操纵行为密切相关的标准同船舶数学模型进行拟合。目前,此法已成功地用于“海河通航标准研究”这一课题中。同时,作者对船舶航行时受风力影响的问题也提出了看法。     

海警船艇狭水道航行模拟训练评价系统

为使航海专业兵或学员根据设计的方案内容在航海模拟器上进行航行训练,根据<海警舰艇考核训练大纲>要求,采用VC 6.0为平台,构建海警船艇操作评价系统.该评价系统在提取数据源,根据模拟船艇的航行环境、操作、操船人员的操纵参数等信息的基础上,依据建立的评价模型,实现船艇模拟航行评价,最后得出航行评价成绩.结果显示,该评价系统具有一定的实用价值.     

船舶自动跟踪航行系统与驾驶自动化的探讨

对日本的船舶自动跟踪航行系统的原理、系统的组成及工作过程进行了介绍,阐明了自动跟踪航行系统在航海中应用的意义,并结合笔者在航海实践中的体会,提出利用计算机程序控制将自动跟踪航行系统与自适应连接在一起,形成一套船舶自动驾驶的设想,以达到除紧急避让局面外,海上航行全部实现自动驾驶的目的。     

可扩展大屏幕高分辨率并行显示系统的构建及其在地学中的应用

可扩展大屏幕高分辨率并行显示系统的构建,包括硬件环境、软件环境与软件技术、图形校正与颜色校正.基于SAGE和VizRoll大屏幕显示技术,利用PC-cluster及LCD构建了一个可扩展4×5高分辨率并行显示阵列,并实现了高分辨率并行显示系统在地学可视化中的几个典型应用.     

数据融合技术在航海避碰决策支持系统中的应用

在航海避碰决策支持系统中引入数据融合技术,给出了系统的数据融合处理模型,并将数据融合技术与人工智能技术相结合,分别建立了基于DS证据理论、神经网络技术和模糊理论的目标识别模型、会遇状态估计模型及碰撞威胁估计模型.     

基于移动Agent与XML的智能答疑系统

移动agent是一种新型的分布式计算模式,具有较强的自主性和移动性;XML是一个独立于软硬件及应用程序的内容描述语言。这两种技术非常适合应用于网络应用系统。本文利用移动agent技术与XML设计了一个智能答疑系统模型,而且使用移动agent系统———Aglet实现了该模型。该系统能够实现自动的答疑管理,能为学生与教师提供及时的交流;而且该系统提供了XML数据,便于与远程教育系统进行集成。     

基于JONSWAP谱的改进Gerstner海浪模型

为提高航海模拟器的沉浸感和训练效果,提出一种对海浪仿真的逼真度进行改进的方法。利用改进的Gerstner模型基于海浪谱对JONSWAP谱和方向谱进行参数提取。利用提取的参数求得满足精度要求的足够数量的单元波模型后,利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)进行加速计算生成高度图。通过Perlin噪声叠加分形布朗运动(fractional Brownian motion, FBM)生成Perlin噪声扰动高度图。将两种方法计算出来的高度图进行叠加融合处理。采用二分逼近法进行海浪光线渲染,实现海浪场景的仿真。实验结果表明,提出的方法在保证实时性的情况下提高了海浪仿真的真实程度,克服了传统FFT算法仿真大规模海浪三维场景重复性高的问题。     

基于矢量编码技术对 优秀竞走运动员技术动作的量化研究

目的：探讨利用矢量编码技术来分析竞走项目运动员动作协调模式的可行性,并在此基础上对竞走运动员的动作技术和协调模式进行分析。方法：以参加2010年北京竞走挑战赛、2010年广州亚运会竞走比赛以及2012年太仓国际竞走挑战赛男子、女子20 km项目前10名和后10名运动员技术资料作为数据来源。使用CASIO FH25高速摄像机,采用立体定机定焦拍摄方法进行拍摄。使用SIMI Motion运动技术分析系统对运动员的视频资料进行数字化处理,并得到髋关节和膝关节角度参数。在得到髋—膝关节角相图基础上,计算髋膝耦合角,并利用矢量编码技术对运动员下肢协调模式进行频次统计。结果：①高水平组运动员步频（361±018步/秒）显著高于普通组（343±012步/秒）;②在支撑期,两组运动员在HP+和H+K+协调模式的出现频次上存在显著性差异;③在摆动期,高水平组运动员的耦合角变异度（152±67°）值显著低于普通组（225±91°）。结论：矢量编码技术可以实现对竞走运动员下肢环节间协调模式的量化分析。在支撑期,普通组运动员以固定膝关节并伸髋的动作协调模式为主,而高水平组运动员的协调模式则更为多样。在摆动期,两组运动员的动作协调模式无显著性差异,但普通组运动员的动作协调变异度显著高于高水平组,动作稳定性有待提高。     

MIMO多向中继信道在完整数据交换模型下的自由度

多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）多向中继信道（multiway relay channel,mRC）的自由度（degree of freedom,DoF）分析是近几年的研究热点。研究半双工通信下两个用户集群,每个用户集群中K个用户的MIMO mRC可达到的DoF。其中,考虑完整数据交换模型,即用户集群中每个用户希望与此集群中其他所有用户交换信息。结合物理层网络编码,并利用信号对齐技术设计用户端和中继端的处理矩阵,优化系统可达到的DoF。通过对上行和下行链路分别设计信号对齐,并优化时隙分配,得到半双工通信下系统可达到的DoF。另外,当上行和下行时隙相等时,将结果推广到全双工通信,并验证了该信号对齐方案可以达到全双工通信目前最优的结果。     

绞吸挖泥船仿真训练系统的设计及实现

为了提高疏浚培训质量,发展疏浚新工艺,研发一种绞吸挖泥船仿真训练系统.根据对绞吸挖泥船的结构特点和施工过程的分析,设计基于PLC的仿真驱动模块;基于DirectX的三维视景模块以及与实船一致的硬件操作平台,阐述三维视景模块的硬件和软件实现方法;通过分析根据疏浚过程所建立的疏浚动态方程的特点,提出基于PLC实现仿真驱动模...