海上搜救模拟人及其漂移模型研究

论文摘要

随着我国国内外贸易的发展,从事水上工作的人员迅速增加,与此同时,海难事故时有发生,遇难人数不断增加。本文从试制海上搜救模拟人入手,以建立搜救模拟人漂移模型为目的进行研究,为海事组织制定搜救决策提供数据参考和理论依据,从而提高我国海上搜救的成功率。首先,本文从人机工程学的角度出发,采用多元线性分析方法,对我国人体各部分测量尺寸进行变量分析,根据人体尺寸测量值的算法,得出了适合我国标准人体50百分位的人体参数；结合对汽车碰撞模拟人、医学模拟人以及航空航天模拟人的研究分析,确定搜救模拟人的性能指标、相关参数等基本要求；根据本文研究目的,对搜救模拟人进行功能设计、参数设计、结构设计；完成对搜救模拟人制作材料、电子设备、传感器等的选型研究；对搜救模拟人人体支架、关节连接、表皮材料进行研究分析,并根据本文研究试验需要,进行总体设计；根据研究成果,对模拟人进行配重、组装、水密,试制海上搜救模拟人。然后,本文在对溢油漂移模型、失控船漂移模型以及浮标漂移模型研究分析的基础上,以及对模拟人的自身因素考虑,通过对流场的引入,同时考虑风场的作用,利用拉格朗日追踪法,建立搜救模拟人漂移模型；利用MATLAB与VB集成的方法,面向对象开发人机可视界面,实现模拟人的动态漂移运动模拟仿真,为以后完善系统功能提供了研究方法。最后,对模拟人进行实验测试,检验其功能性、材料性能、传感器以及电子定位系统性能；基于漂流轨迹、运动状态,比较模拟人与真人的相似性；进行海上研究验证搜救模拟人漂流模型的可行性,并对收集的漂流数据进行分析、处理,完善搜救模拟人漂移数学模型。本文的研究结果为进一步完善海上搜救决策提供了重要参考,促进了模拟人在我国海上搜救领域的发展,为提高我国海上整体搜救实力具有一定的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和必要性
• 1.2 本文的研究目的和意义
• 1.3 本文研究的主要内容
• 1.4 本文研究方法与技术路线
• 1.5 本文内容框架
• 第2章 国内外模拟人制作技术及海上漂移模型的对比研究
• 2.1 国内外模拟人制作技术及研究现状
• 2.1.1 国外模拟人制作技术和研究现状
• 2.1.2 国内模拟人体的研究现状
• 2.2 国内外海上漂移模型系统的研究现状
• 2.2.1 MOTHY系统
• 2.2.2 SARIS模型系统
• 2.2.3 SARMAP系统和OILMAP系统
• 2.3 研究漂移模型的理论基础
• 2.3.1 影响搜救成功概率的因素
• 2.3.2 漂移模型的基本原理
• 第3章 海上搜救模拟人制作的技术要素研究
• 3.1 模拟人的人体参数
• 3.1.1 模拟人体样本
• 3.1.2 模拟人体样本参数
• 3.2 模拟人体结构技术研究
• 3.2.1 模拟人体支架研究
• 3.2.2 肢体关节连接研究
• 3.2.3 模拟人体表皮研究
• 3.2.4 模拟人体的水密性设计
• 3.3 模拟人功能设计研究
• 3.3.1 模拟人体姿态设计
• 3.4 传感器及电子系统的设计
• 3.4.1 传感器设计
• 3.4.2 电子定位系统
• 3.4.3 通信机
• 3.5 仪器舱设计
• 3.6 岸基设备
• 第4章 搜救模拟人的制作
• 4.1 人体肢体骨骼支架及关节连接设计制作
• 4.1.1 头部设计
• 4.1.2 四肢肢体设计
• 4.1.3 躯干支架设计
• 4.2 人体表皮材料研究制作及水密研究
• 4.2.1 材料选择
• 4.2.2 表皮材料制作
• 4.3 传感器、电子系统安装及测试
• 4.3.1 传感器选型
• 4.3.2 传感器安装设计
• 4.3.3 仪器舱的线束
• 第5章 建立海上搜救模拟人漂移模型
• 5.1 模拟人体自身因素
• 5.1.1 性别、年龄差异
• 5.1.2 沉没比例
• 5.2 环境因素
• 5.2.1 风对漂移模型的影响
• 5.2.2 流对漂移模型的影响
• 5.2.3 波浪对漂移模型的影响
• 5.2.4 湍流对漂移模型的影响
• 第6章 海上搜救模拟人漂移模型的可视化仿真研究
• 6.1 软件设计流程图
• 6.2 功能可视化仿真研究
• 6.2.1 功能可视化仿真采用的技术
• 6.2.2 功能可视化仿真展示
• 第7章 搜救模拟人性能验证试验
• 7.1 模拟人水密及压力试验
• 7.1.1 仪器舱水密试验
• 7.1.2 密度验证试验
• 7.2 电子系统及传感器性能验证试验
• 7.2.1 电子系统检测
• 7.2.2 岸基设备测试试验
• 7.3 模拟人漂移模型仿真对比
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历