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环境最优船舶区域动力定位方法研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着船舶技术的不断发展和航行运输需求的不断增加，智能航行系统的需求也日益迫切。其中，船舶动力定位技术是智能航行系统的重要组成部分之一。
船舶动力定位技术是指利用船舶本身动力系统来控制船体在海洋中的位置、航向和姿态等状态参数，实现船舶在特定区域内保持稳定位置或完成特定的任务。一般采用全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）、声纳测距仪（TSS）等各种传感器进行实时数据采集，然后利用控制算法和控制系统进行精准的动力控制和位置定位。
目前，国内外学者对船舶动力定位技术已经进行了大量研究和应用探索，但是针对环境最优船舶区域动力定位方法的研究还比较少。环境最优船舶区域动力定位方法是指根据船舶动力系统和环境信息，在特定海域内实现最优化的动力定位控制，使船舶可以在最短时间内到达目标区域。
因此，开展环境最优船舶区域动力定位方法的研究，对于提高船舶的安全性、减少能源消耗、提高运输效率具有重要的意义。
二、研究内容和方法
本文拟通过以下方式开展环境最优船舶区域动力定位方法的研究：
1.建立数学模型：根据船舶设计参数和环境信息，建立基于环境最优的船舶动力定位模型。
2.数据采集和处理：采用全球定位系统、惯性导航系统、声纳测距仪等传感器来采集所需数据，并进行相应的预处理和校正。
3.控制算法设计：根据船舶动力定位模型和数据采集结果，设计出具有环境最优性的控制算法，实现船舶动力定位的自适应控制。
4.算法仿真和实验验证：采用MATLAB、Simulink等工具进行算法仿真，并通过实验验证算法可行性和有效性。
三、预期成果
本文预期可以达到以下几点研究成果：
1.建立一种基于环境最优的船舶动力定位模型，能够更准确地描述船舶运动的状态。
2.设计出具有环境最优性的船舶动力定位控制算法，能够实现船舶在目标区域内的稳定运动和自适应控制。
3.通过算法仿真和实验验证，证明所设计的算法具有很好的控制效果和应用性。
四、研究进度安排
本文的研究计划将分为以下几个阶段：
1.阶段一（1-2个月）：调研和背景分析，研究国内外的相关文献，了解已有的研究成果和存在的问题，并建立研究框架。
2.阶段二（3-4个月）：数学模型建立和数据采集与处理，对船舶动力定位模型进行建立和控制算法设计。
3.阶段三（5-8个月）：控制算法实现和仿真，完成MATLAB、Simulink等工具的搭建和算法仿真实验。
4.阶段四（9-12个月）：算法实验验证和结果分析，通过实验验证控制算法的可行性和有效性，并进行结果分析和总结。
五、参考文献
1.J.J.HrabarandG.S.Sukhatme,“AnExperimentalStudyofUnderwaterAcousticCommunicationforAutonomousUnderwaterVehicleNetworks,”inIEEEJournalofOceanicEngineering,vol.33,no.2,pp.209-221,April2008.
2.侯刚，韩冬梅，陈敏，张杰，基于改进的LQR控制策略的目标船动力跟踪研究，电力电子技术，2020，51（8），110-116。
3.林荣，周海梁，基于光滑模糊控制的船舶动力跟踪算法，控制工程，2019，26（16），3081-3088。
4.王长林，王刚，红外图像的显著性区域提取与目标跟踪算法研究，机电工程技术，2018，47（11），34-39。
5.杨云，刘瑜，基于多项式拟合的目标船航迹重构方法，自动化学报，2016，42（4），646-653。
6.段天骄，曾志强，李璟君，李强，船舶动力定位控制方法的研究，电气技术，2015，46（8），106-109。