均方误差gydF4y2Ba 建模和模拟在工程gydF4y2Ba 1687 - 5605gydF4y2Ba 1687 - 5591gydF4y2Ba HindawigydF4y2Ba 10.1155 / 2017/1305752gydF4y2Ba 1305752gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 估计USV-Operation模拟波动特征的海洋状态3gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0001 - 5837 - 3131gydF4y2Ba 公园gydF4y2Ba Jae-HangydF4y2Ba 1gydF4y2Ba BaegydF4y2Ba Ji-HungydF4y2Ba 1gydF4y2Ba http://orcid.org/0000 - 0001 - 5493 - 8238gydF4y2Ba BaeggydF4y2Ba Moon-HonggydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba AiguogydF4y2Ba 机器人技术研发组gydF4y2Ba 韩国工业技术研究所(KITECH)gydF4y2Ba 安山gydF4y2Ba 韩国gydF4y2Ba kitech.re.krgydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 05年gydF4y2Ba 07年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 版权©2017 Jae-Han公园等。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

提出了一种基于仿真技术的方法对波动特征的无人地面车辆(USV)操作下海洋状态3。为了模拟操作的USV海洋状态3,我们生成海洋表面的数据使用线性波理论,利用运动方程。波动的分析结果提出了模拟方法可以为设计提供重要信息USV稳定系统的关键设备。通过这些作品,是验证设计规范等一系列运动,最大速度和加速度估计可以使用模拟数据。gydF4y2Ba

 国防采办项目管理gydF4y2Ba 国防科学研究所gydF4y2Ba UC150005DDgydF4y2Ba 1。介绍gydF4y2Ba

无人地面车辆(USV)是指一个物体移动自主或遥控在海洋表面不需要船员(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba]。它最初是在1940年代开发的用于军事目的。随后,usv的应用已扩展到广泛的领域包括监视和侦察、端口监控,和海上调查。具体来说,usv通常用于任务由载人船只(例如打猎和消除地雷和间谍到敌方领土),危险的任务涉及到浅海区域具有挑战性的访问使用载人船只,或受污染的海域。他们也很受欢迎是高度有用的任务在船员的疲惫构成一个问题在海洋监测、海事调查和其他任务包括延长时间。虽然usv主要是用于军事目的,但最近对其公共使用的需求增加了。gydF4y2Ba

在一些情况下,特殊设备USV使其利用率提供用于各种目的。然而,大多数的设备需要注意在操作过程中,对中断和安全必须考虑USV运动。最近,usv的操作条件是一般设置为海洋状态3。因此,它是非常重要的评估中断的特点应用于usv通过影响最大运行速度和大海的波浪状态,稳定这些条件(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba]。为此,有必要获得的信息在指定的海况条件下波动特征。然而,这是非常具有挑战性的获得这些特征信息通过测量在实际环境中。在实际环境中,海况条件超出控制;因此,获取特征信息可以只有当执行海况条件有利。此外,正如波动特征对船的形状各不相同,只有数据获取和分析类似的船将会是有效的。它也是具有挑战性的收集各种操作条件波动特征数据,因为波动特征可能会改变根据USV操作条件。即测量数据分析波动特征对大海状态可只有当大海状态,满足船舶类型和操作条件。gydF4y2Ba

基于仿真的方法可以克服这些问题在数据采集在实际环境中(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。在模拟环境中,海洋国家可以自由调节,和船的类型,可以被定义为所需的操作条件。因此,本研究提出了一种方法来估计的波动和干扰特性对发生在海上USV-operation模拟状态3的条件。通过模拟方法生成数据,充足率USV仿真模型的实际运动在实际环境中直接相关的可靠性获得数据。大海的表面可以配置根据海洋状态通过合成波,提出了使用线性波理论(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]。USV-operation模拟可以通过估算的姿势USV使用海面信息生成根据特定海况条件和计算的运动USV根据操作条件。USV-motion模拟执行,收集到的位置和方向计算和评估的特征应用于USV波动和干扰。gydF4y2Ba

剩下的纸是组织如下:部分gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba介绍了线性波理论和模拟海状态3使用的理论。部分gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba解释的方法估计的位置和方向USV基于海洋表面的形式,探讨了USV-motion模型应用。部分gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba介绍了波动和干扰数据的USV通过一个实际的模拟。随后,在结论中,计划利用研究结果和未来发展方向。gydF4y2Ba

 2。为海洋状态3代的海面数据gydF4y2Ba 2.1。线性波理论gydF4y2Ba

海洋这一理论是一个复制的方法通过模拟和生成海洋表面上的数据合成波(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。海国家可以通过这种方法来复制;因此,相应的船舶运动模拟,他们的特征也进行了分析。在线性波理论,海洋对海洋的表面状态是通过一个线性表达与不同频率波的叠加(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba),如图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba ςgydF4y2Ba xgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ygydF4y2Ba =gydF4y2Ba ∑gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

表示生成海洋表面的线性波的基础。gydF4y2Ba

在这里,gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 表示的振幅gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 波,gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 表示每一个频率,gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 表示波数gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 分别表示方向和阶段的波浪。此外,gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 通常建模为随机变量分布介于0到吗gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

方程(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)包含随机的内部变量。海面的数据表示这也对应于一个随机变量。波的高度gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 关于随机海面分布近似建模使用瑞利分布如下:gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba fgydF4y2Ba HgydF4y2Ba =gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 表示参数,平均高度相关gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ∫gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba fgydF4y2Ba HgydF4y2Ba dgydF4y2Ba hgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

有效波高是一个非常关键的参数,与大海的状态。它指的是平均身高,这对应于最大高度的1/3的波发生在一定时间如下:gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ∫gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba fgydF4y2Ba HgydF4y2Ba dgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 在这里,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 被定义为gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba ∫gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba fgydF4y2Ba HgydF4y2Ba dgydF4y2Ba hgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

海浪谱是海面建模相关的另一个关键因素。它代表了能量分布的频率范围内的波,构成海洋的表面。它提出了一个数学模型根据ITTC 1978和Pierson-Moskovitz模型。Pierson-Moskovitz光谱模型(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba)表达(gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba),和图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba显示了波谱分布的有效波高gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1。5gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba jgydF4y2Ba ωgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 8.1gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 经验值gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 0.0323gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 2gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

Pierson-Moskovitz波频谱gydF4y2Ba HgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1。5gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

 2.2。海洋状态3模拟gydF4y2Ba

关键数据,定义了海况参数包括有效波高,重要的时期,平均周期和风速。表gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba提出了海洋状态的特征数据1 - 5 Pierson-Moskovitz波频谱模型(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

为海洋国家1 - 5特征数据。gydF4y2Ba

海况gydF4y2Ba 有效波高[m]gydF4y2Ba 描述gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 0 - 0.1gydF4y2Ba 平静gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 0.1 - -0.5gydF4y2Ba 光滑的gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 0.5 - -1.25gydF4y2Ba 轻微的gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 1.25 - -2.5gydF4y2Ba 温和的gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 2.4 - -4.0gydF4y2Ba 粗糙的gydF4y2Ba

基于线性波理论,海浪波频谱合成的必须由频率采样前表面生成数据。基于表gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba在海上,有效波高状态3对应1.2192 [m](4英尺)。因此,波谱分布生成(gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba)。随后,数据在2 - 7日[s](对应时期的重要范围在海上国家3)被用来获得一个平衡的30波相关的样本gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 在0.8975 - -3.1415范围内(rad / s)。因此,有关这部分的频率范围。因此,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 对应于0.0748 (rad / s)在这种情况下。图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba显示了Pierson-Moskovitz波谱分布状态3和30采样波(gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

波谱曲线状态3。gydF4y2Ba

为了生成海洋表面数据,振幅gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 对波浪的gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 通过采样(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)可以获得如下:gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 的波数gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 的gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 波和有关gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 如下:gydF4y2Ba (8)gydF4y2Ba kgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba λgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ggydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 的方向gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 和相位gydF4y2Ba εgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 每一波都是随机变量,因此,初始值是通过随机抽样从0 -平衡分布定义的变量gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 。此后,他们使用随机游走过程,实现随时间不断变化边际范围内以随机的方式。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba显示了海面仿真的结果通过使用(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)与30采样波,为海洋状态3。它生成一个面积150的[m]gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 在地球表面的方向。结果估计海面的形式,随时间变化及其特征数据类似于数据状态3。因此,这个验证过程的有效性的评估和分析USV波动特征通过一个模拟的海洋状态3采用线性波理论。gydF4y2Ba

仿真结果与海洋状态3的30个采样波。gydF4y2Ba

 3所示。估计USV海上运动gydF4y2Ba 3.1。估计USV位置gydF4y2Ba

所有船只在海上操作,包括usv,涉及6个自由度(自由度)的运动(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba]。三个自由度涉及运动有关的位置,而其他三个涉及定向运动。如图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba,运动涉及一艘船的位置被定义为飙升(向后和向前),随风摇曳的(左和右),起伏(向上和向下)。此外,关于方向被定义为滚动运动(旋转向前和向后),投球(上下旋转),和首摇(左和右)。gydF4y2Ba

Six-DOF船运动(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

USV的操作,通过干扰影响的元素从大海状态对应于垂荡运动(相关位置和滚动)和俯仰运动(方向)相关。因此,这三个运动元素对海洋表面的估计。响应面方法(RSM) [gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba)是用于这项研究获得的详细估算USV的位置和方向对大海的表面。RSM需要一个有限数目的测量分。点是受大海的表面由于浮力的USV被近似为椭圆,如图gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba,选为计量点。假设下的测量确定点的长度和宽度USV对测试与6 [m] 3 [m],分别。gydF4y2Ba

测量分USV估计。gydF4y2Ba

的姿势估计USV用RSM通过执行以下过程:首先,数据计算了海洋表面的使用(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)对测量点如图24gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。执行下一步,最小二乘回归来获得一个平面方程,涉及到测量分和海表面上的数据对这些点。重心的测量数据对应于USV估计位置数据。平面的法向量数据是用来估计USV横滚和俯仰方向。图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba显示USV的姿势和运动估计的使用这种方法。图中的红线表示用RSM法向量估计。红线表示梯度向量对重力的方向。大小的增加可能会导致发生扰动的偏航方向由于重力。然而,在这项研究中没有考虑这种影响。从海底表面上的数据仿真结果被用来验证是否USV的姿势和运动数据用RSM自然表达。gydF4y2Ba

估计six-DOF USV运动对海面用RSM数据。(一)的观点gydF4y2Ba ygydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba zgydF4y2Ba 平面方向;(b)的观点gydF4y2Ba xgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba zgydF4y2Ba 平面方向;(c)的观点gydF4y2Ba xgydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 平面方向;(d)的方位= 45°和海拔= 25°。gydF4y2Ba

 3.2。USV-Motion模型gydF4y2Ba

关于USV six-DOF运动,定向基于位置的信息gydF4y2Ba z -gydF4y2Ba轴(上下方向)、滚动和俯仰估计使用数据表面上的大海。剩下的三个动作上的数据(即。,位置gydF4y2Ba xgydF4y2Ba - - -gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 相互重合和偏航数据,揭示了运动从左到右)明显受到USV的驱动系统;因此,他们使用USV-motion模型计算。旋转速度gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ,它的方向和速度gydF4y2Ba vgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 关于进步的方向,是USV传动系统输入。输出因素受到相同的对应gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 位置和偏航角gydF4y2Ba θgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 并使用差分方程得到表达的gydF4y2Ba (9)gydF4y2Ba xgydF4y2Ba kgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba ΦgydF4y2Ba xgydF4y2Ba kgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba HgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ugydF4y2Ba kgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba (10)gydF4y2Ba xgydF4y2Ba kgydF4y2Ba =gydF4y2Ba xgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ygydF4y2Ba kgydF4y2Ba θgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ugydF4y2Ba kgydF4y2Ba =gydF4y2Ba vgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ωgydF4y2Ba kgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ΦgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba kgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 因为gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba ⁡gydF4y2Ba θgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

上面的方程被用来生成海洋表面通过模拟海洋状态3。USV姿态估计方法中使用类似的方式估计USV的运动对一个随机的方向进展gydF4y2Ba vgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 和旋转速度gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba kgydF4y2Ba 。这些都是用来预测扰动特征,如在操作过程中出现的波动。以下部分分析USV操作期间发生的波动的特点,根据海上USV仿真结果状态3。gydF4y2Ba

 4所示。USV海况下模拟3gydF4y2Ba

为了评估的特征波动USV的操作期间,一个相对较高的速度gydF4y2Ba vgydF4y2Ba = 35(节)和旋转速度gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba = 0.35 (rad / s)应用。仿真了60 [s]。图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba显示屏幕上描绘的USV轨迹模拟海上海洋表面的状态3。黄色表示USV盒;模拟在不同条件进行了应用随机的gydF4y2Ba vgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 值。gydF4y2Ba

USV轨迹下的模拟海洋状态3。gydF4y2Ba

使用胀、滚动和俯仰运动数据收集的模拟,我们估计的频率特征变动USV运动通过快速傅里叶变换。图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba显示了通过模拟数据收集的横滚和俯仰运动。图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba显示了收集到的横滚和俯仰的频谱数据。的最大波动发生在操作gydF4y2Ba vgydF4y2Ba = 35(结)gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba = 0.35 (rad / s)下观察海洋状态3约2.5 - 3(赫兹)的滚动和俯仰方向。USV因此,稳定系统,运行在这些条件下应该吸收这些波动干扰,和执行机构响应动态系统必须大大超过波动的干扰。gydF4y2Ba

估计结果的位置、速度和加速度的横滚和俯仰运动。(一)位置;(b)速度;(c)加速度。gydF4y2Ba

通过USV-operation收集到的运动频率光谱数据模拟海况下3。(一)辊运动;(b)俯仰运动。gydF4y2Ba

此外,稳定系统的设计规范包括操作范围、最大速度和加速度可以确定基于USV-motion收集数据。特别是主动稳定系统生成一个运动的波动USV这样的外部干扰不会影响设备安装在USV。主动稳定系统必须设计操作更快速运动由于外部中断补偿USV的波动。因此,提出USV-operation模拟进行以评估外部波动干扰的程度。gydF4y2Ba

涵盖所有可行的情况下,我们100 USV-operation模拟各种执行gydF4y2Ba vgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 值测量的位置、速度和加速度的滚,音高和升沉运动。构成位置的估计范围的信息用于确定稳定系统的工作范围。速度和加速度的信息范围确定的规格也是关键执行机构在活动的最大速度和转矩稳定系统。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba显示的测量值最大的位置,速度和加速度均方根(RMS)卷,球场,100年USV-operation升沉运动模拟。基于这些信息,我们估计波动发生在USV操作的程度。表gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba介绍了轧辊的速度和加速度范围,音高,升沉运动源自100年的手术模拟的结果。因此,主动稳定系统的海况下USV 3应该旨在补偿运动规格表中给出gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

为稳定系统设计规范。gydF4y2Ba

卷gydF4y2Ba 球场gydF4y2Ba 胀gydF4y2Ba
工作范围gydF4y2Ba ±10°)gydF4y2Ba 12 (°±)gydF4y2Ba ±1 [m]gydF4y2Ba
最大速度gydF4y2Ba 45°[/ s]gydF4y2Ba 55°[/ s]gydF4y2Ba 3(米/秒)gydF4y2Ba
加速度(RMS)gydF4y2Ba 90°/ sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba]gydF4y2Ba 120°/ sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba]gydF4y2Ba 4.5 m / sgydF4y2Ba2gydF4y2Ba]gydF4y2Ba

图的最大位置,速度,加速度均方根USV辊/ /升沉运动到100年操作模拟。(一)辊运动;(b)音高运动;(c)升沉运动。gydF4y2Ba

 5。结论gydF4y2Ba

本研究提出了一种基于仿真的过程,得出目标所需规格的稳定系统USV特殊使命的设计指定的海上条件下设备。基于仿真的方法有许多优势的方法收集数据通过实际实验;然而,充足的计算模拟影响获得的数据的可靠性。实现合理的可靠性、海洋环境复制指定海况使用线性波理论提出的线性波的叠加。USV在海洋环境的运动所产生的估计的姿势USV使用海面信息和计算微分方程根据操作条件。gydF4y2Ba

发达模拟器被用来进行仿真速度的最大USV海况下3,这是本研究的主题。为了收集到的数据包含所有可行的情况下,100年USV-operation模拟进行各种操作条件下海洋状态3。在众多操作模拟使用获得的数据,我们可以估计波动特性,这是至关重要的规范设计稳定控制器。此外,操作范围、最大速度、加速度,和其他重要的规范设计主动稳定系统可以通过模拟推导出基于收集的数据。gydF4y2Ba

 的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突有关的出版。gydF4y2Ba

 确认gydF4y2Ba

这项研究是财务支持的国防采办项目管理(DAPA)和韩国国防科学研究所(ADD) (UC150005DD)。gydF4y2Ba

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