基于粒子系统的船行波建模与绘制

基于粒子系统的舰船尾流建模与仿真
肖滨;陈亮;魏石川;赵邵蕾
【期刊名称】《系统仿真技术》
【年(卷),期】2009(5)4
【摘要】在尾流自导鱼雷弹道设计与作战使用研究中,需要建立逼真的水面舰船尾流模型,用以进行鱼雷进出尾流的判断.舰船尾流是1种具有较好统计特征的随机物理场,与舰船速度、航向、位置等机动轨迹与海况存在内在的关联.而粒子系统正是解决这种随机物理场的最有效方法.根据舰船尾流的外在特征,采用粒子系统研究建立了舰船尾流模型,实现了舰船各种机动条件下尾流的模拟和鱼雷尾流探测的仿真,为尾流自导鱼雷的弹道研究提供了很好的技术支撑.
【总页数】4页(P280-283)
【作者】肖滨;陈亮;魏石川;赵邵蕾
【作者单位】海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于Vega Prime的舰船尾流视景仿真研究 [J], 胡光波;周勇
2.基于粒子系统的建模与仿真综述 [J], 王彪;胡小梅;俞涛
3.舰船尾流回波信号建模与仿真 [J], 李婷;刘纯武;黄芝平;郭熙业
4.基于粒子系统的舰船航迹仿真 [J], 赵欣;李凤霞;战守义
5.基于粒子系统的切割机割焰可视化建模及仿真 [J], 董本志;郭艳玲;王海滨
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粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用的开题报告一、课题背景船舶姿态测量技术在海洋领域中具有广泛的应用，如船舶操纵、海洋地震、海底探测等。

其中，船体姿态是一个重要的参数，其准确测量对于船舶的控制、导航、稳定性控制等方面具有重要意义。

然而，由于船舶运动的多样性和测量环境的复杂性，船体姿态测量技术具有一定的困难性和不确定性。

因此，对于船体姿态测量技术的研究和改进具有重要意义。

近年来，随着粒子滤波在信号处理、控制系统和机器学习等领域的广泛应用，越来越多的研究将其应用于船体姿态测量技术中。

粒子滤波是一种基于蒙特卡罗方法的非参数滤波方法，可以有效地处理非线性、非高斯和非静态的系统。

相对于传统的滤波方法，粒子滤波具有更高的估计精度和更好的适应性。

因此，研究粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用具有重要的意义和价值。

二、研究目的本论文旨在探究粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用。

具体研究内容包括：1. 分析船体姿态测量技术的现状和问题，探究粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用优势和局限性。

2. 设计船体姿态测量系统，并根据系统特点和粒子滤波原理，建立船体姿态测量模型和粒子滤波模型。

3. 通过对比实验，验证粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用效果，分析粒子滤波在不同条件下的适用性和稳定性。

三、研究方法本论文所采用的研究方法包括：1. 文献综述方法：通过对国内外相关文献的综述和分析，了解船体姿态测量技术的现状和问题，探究粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用优势和局限性。

2. 系统设计方法：设计船体姿态测量系统，通过实验数据分析系统特点和粒子滤波原理，建立船体姿态测量模型和粒子滤波模型。

3. 数值仿真方法：通过数值仿真验证粒子滤波在船体姿态测量技术中的应用效果，并分析粒子滤波在不同条件下的适用性和稳定性。

四、论文结构本论文主要分为以下部分：第一章：绪论，分析本论文的研究背景、目的和方法。

第二章：船体姿态测量技术综述，介绍船体姿态测量技术的现状和问题。

基于粒子群算法和航行规则的分步多船避碰路径规划避碰是船舶安全航行中非常重要的一环。

在航行过程中，船舶需要避开其他船舶、障碍物等，以确保船舶的安全。

为了实现多船避碰，粒子群算法（Particle Swarm Optimization, PSO）可以被用来规划航行路径。

粒子群算法是一种优化算法，模拟了鸟群或鱼群等群体行为。

在这个算法中，我们将每个个体（粒子）看作一个可能的解决方案，通过不断调整速度和位置来搜索最优解决方案。

在多船避碰路径规划中，我们可以将每个粒子看作一个船舶，将其位置和速度作为船舶的路径规划。

我们需要定义多个目标函数来评估每个粒子的适应度。

目标函数可以包括以下几个方面：1. 船舶与其他船舶之间的距离：我们希望每个船舶都能够保持一定的安全距离，避免碰撞。

2. 船舶与障碍物之间的距离：如果存在障碍物，我们同样需要保持一定的安全距离，以避免碰撞。

3. 船舶的速度和转向角度：我们希望船舶能够以合适的速度和转向角度行驶，避免急刹车或过度转向。

基于以上目标函数，我们可以使用粒子群算法进行路径规划：1. 初始化粒子群的位置和速度，位置代表船舶的路径，速度代表船舶的速度和转向角度。

2. 对于每个粒子，根据其当前位置和速度计算船舶与其他船舶、障碍物之间的距离，并计算适应度。

3. 更新粒子群的最优位置和最优适应度，记录全局最优位置和最优适应度。

4. 根据当前最优位置和最优适应度，更新每个粒子的速度和位置。

5. 重复步骤2至4，直到达到设定的迭代次数或达到停止条件。

6. 输出全局最优位置，即为多船避碰的最优路径。

在实际应用中，我们可以根据特定的船舶数量、船舶特性、障碍物位置等参数来调整粒子群算法的参数，以获得更好的路径规划效果。

航行规则也应该被考虑在内，以确保船舶行驶符合航行规则、安全可靠。

基于粒子群算法和航行规则的分步多船避碰路径规划可以通过定义适当的目标函数和调整算法参数来实现。

这种方法能够帮助船舶规划安全避碰路径，确保航行安全性。

基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制延诃;王章野;廖斌斌;黄若冠;彭群生【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》【年(卷),期】2008(20)9【摘要】提出一种基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制算法.基于平滑粒子流体动力学模型.首先提出一种压力状态方程以取代传统的理想气体状态方程,从而在保证系统稳定性的同时,最大程度地保证液体的体积守恒;为了实现对水面浪花飞溅和泡沫的模拟,提出自适应的表面张力模型,通过制定3类流体粒子状态的转化规则,实现了飞溅粒子和主水体之间的无缝连接;并采用GPU图形硬件加速技术大大地提高了整个过程计算效率.最终绘制出海浪行进、翻卷、破碎及拍岸等真实感较强的动态效果.【总页数】9页(P1117-1125)【作者】延诃;王章野;廖斌斌;黄若冠;彭群生【作者单位】浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310058;浙江大学理学院数学系,杭州,310027;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310058;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310058;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310058;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310058;浙江大学理学院数学系,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于Gerstner-Rankine模型的真实感海洋场景建模与绘制 [J], 李苏军;杨冰;吴玲达2.基于物理模型的近岸海浪建模与实时绘制 [J], 李永进;金一丞;任鸿翔;华炜3.真实感海洋场景实时建模与绘制研究进展 [J], 唐勇;张利辉;吕梦雅;李颖4.大规模海浪场景的真实感绘制 [J], 任鸿翔;尹勇;金一丞5.雪场景真实感的实时建模与绘制 [J], 唐勇;张倩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于粒子群算法和航行规则的分步多船避碰路径规划船舶的避碰是海上运输中非常重要的一项任务，能够保障船舶的安全航行。

然而，在复杂的海上环境中，多船避碰问题变得更加复杂，需要船舶之间相互协调和遵守一定的航行规则。

针对这个问题，可以使用粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）来进行多船避碰路径规划。

首先，我们需要建立多船避碰的数学模型。

假设有n艘船舶，每艘船舶的位置可以由其坐标（x，y）表示。

目标是为每艘船舶找到一条避碰路径，使得船舶之间的碰撞风险最小化。

为了约束船舶的运动，需要考虑航行规则，如避碰距离、船舶的方向等。

接下来，我们可以使用粒子群算法来求解这个多船避碰问题。

PSO是一种基于种群的随机优化算法，通过模拟鸟群觅食的行为来进行优化。

在PSO中，每个“粒子”代表一条路径，其位置和速度表示了路径的位置和方向。

每个粒子根据自己的历史最优位置和整个种群的全局最优位置进行更新，直至找到最优路径。

在多船避碰路径规划中，可以将每个粒子的位置和速度表示为一组船舶运动参数。

粒子的速度可以根据航行规则进行调整，如根据船舶的速度限制和航向限制。

同时，可以定义一个适应度函数来评估每个粒子所代表的路径的优劣，如船舶之间的碰撞风险。

粒子根据适应度函数的评估结果来更新自己的位置和速度，直至找到最优路径。

在实际运行时，需要设置一些参数来控制PSO的过程。

例如，粒子群的数量、迭代次数、速度和位置的更新因子等。

这些参数的选择会对算法的性能和效果产生较大影响，需要通过实验和调整来确定。

最后，需要指出的是，航行规则是多船避碰路径规划的重要约束条件，是为了保障船舶的安全航行。

因此，在使用PSO进行路径规划时，需要保证生成的路径符合航行规则，并且考虑到实际的航行环境和潜在的风险因素。

综上所述，基于粒子群算法和航行规则的分步多船避碰路径规划可以帮助船舶在复杂的海上环境中安全航行。

通过适当定义多船避碰问题的数学模型，使用PSO算法进行优化求解，可以找到最优的避碰路径，并且保证符合航行规则。

基于几何模型和粒子系统的近海海浪动态仿真
曹丹丹;徐青;朱彩英;刘晓春
【期刊名称】《地理空间信息》
【年(卷),期】2014(012)002
【摘要】对近海海浪的绘制进行了研究,提出了一种近海海浪动态仿真的方法.改造现有Fourier模型构建海浪行进的不规则水波,利用贝塞尔曲线绘制海浪的翻卷,粒子系统绘制拍岸浪,模拟海浪的破碎,并通过碰撞检测技术检测水陆交界线来确定海浪产生的位置,从而实现海浪波动、翻卷、破碎及拍岸等真实感较强的三维动态仿真效果.
【总页数】3页(P116-118)
【作者】曹丹丹;徐青;朱彩英;刘晓春
【作者单位】苏州市数字城市工程研究中心有限公司,江苏苏州 215021;苏州市数字城市工程研究中心有限公司,江苏苏州 215021;信息工程大学,河南郑州 450052;苏州市数字城市工程研究中心有限公司,江苏苏州 215021;苏州市数字城市工程研究中心有限公司,江苏苏州 215021
【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
1.基于粒子系统的模拟雷达海浪回波仿真 [J], 李启华;张新雄
2.基于三维海浪模型的海浪感应磁场模型研究 [J], 高胜峰;朱海;郭正东;蔡鹏;
3.基于舟山多年风浪资料的近海海浪预报研究 [J], 张蔺廉;陈淑琴;陈梅汀
4.基于三维海浪模型的海浪感应磁场模型研究 [J], 高胜峰;朱海;郭正东;蔡鹏
5.X-波段雷达近海海浪频谱反演的神经网络模型 [J], 王静;唐军武;何宜军;王鑫;潘玉方
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3Dmax粒子系统教程：模拟流体和自然现象3Dmax是一种流行的三维建模和渲染软件，其中的粒子系统功能可以帮助我们模拟流体和自然现象。

在本篇文章中，我将详细介绍一些使用3Dmax的粒子系统来模拟流体和自然现象的教程步骤。

1. 创建粒子发射器（Emitter）- 打开3Dmax软件，创建一个新的项目。

- 在视图面板中选择“Create”（创建）工具，然后选择“Particle Systems”（粒子系统）。

- 在弹出的窗口中，选择“PF Source”（粒子发射器），然后点击“Create”（创建）按钮。

- 在3D视图中，将鼠标移动到想要放置粒子发射器的位置，然后点击鼠标左键来放置它。

2. 设置粒子属性- 选中刚刚创建的粒子发射器，然后在右侧的属性编辑器中找到“Particle Generation”（粒子生成）选项。

- 在该选项中，你可以调整粒子的数量、速度、大小等属性。

- 选择“Speed”（速度）选项，你可以设置粒子的初始速度。

- 选择“Size”（大小）选项，你可以调整粒子的初始大小。

3. 添加力场（Force Field）- 粒子系统的真正魅力之一是能够通过添加力场来模拟自然现象。

- 选择“Force Field”（力场）选项，并选择你想要添加的力场类型，例如“Wind”（风）。

- 调整力场的属性，如强度、方向等。

这将影响粒子的运动轨迹。

4. 创建材质（Material）- 选择“Create”（创建）工具栏，然后选择“Material”（材质）。

- 在材质编辑器中，你可以为粒子选择合适的材质属性，如颜色、反射率等。

- 将材质应用到粒子发射器上，以使粒子以设定的外观效果显示。

5. 调整模拟器设置- 选中粒子发射器，然后在右侧的属性编辑器中找到“Simulation”（模拟）选项。

- 在该选项中，你可以调整模拟器的属性，如模拟的时间范围、帧速率等。

6. 渲染和观察- 在视图面板中选择“Render”（渲染）工具，然后选择“Render Setup”（渲染设置）。