舰艇受损舱室的破损模式识别算法.pdf

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1、第４２卷第６期船海工程Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．６２０１３年１２月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤｅｃ．２０１３ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１３．０６．０４６舰艇受损舱室的破损模式识别算法侯岳，浦金云（海军工程大学动力工程学院，武汉４３００３３）摘要：为了方便舰员准确地判断破损进水的舱室，建立仅依赖舰艇姿态信号进行舱室破损模式识别的算法。使用宽度优先搜索以及回溯查找，建立舱室破损模式空间集的生成算法；依据信息熵理论建立识别属性集的权重计算模型；使用基于“垂面距离

2、”的逼近理想解排序法，建立舱室破损模式识别算法。对某船模的破损模式识别进行实船计算，计算结果表明该识别算法准确、客观。关键词：破损模式空间；宽度优先搜索；信息熵；逼近理想解排序法；模式识别中图分类号：Ｕ６６１．２３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１３）０６-０１８２-０５舰艇在战时受到武器攻击后，舱室的进水将导立是进行破损模式识别的前提。致舰艇产生横倾、纵倾和稳度下降，严重时还会导目前，国内外在Ω的建立方法研究时，均只［１］致舰艇的沉没。因此，在破损后，舰员必须快速考虑主横向水密隔舱

3、的破损集合。这类破损模式准确地判断哪些舱室发生破损进水。一般来讲，舰空间集的建立相对简单，文献［５］对其进行了较员需要通过损管监控台所采集的进水传感器信号为详细的介绍，本文不再赘述。进行判断。然而，如果舱室破损，其中的设备包括然而，舰艇的舱室分割较为复杂，一般被横向［２］进水传感器很可能会同样发生破损而失效。为舱壁、纵向舱壁和垂向甲板层分割成若干独立的了能够不依赖于进水传感器而快速进行破损舱室水密区域，这些独立的水密区域就是本文所指的的定位，必须构建仅依赖舰艇姿态信号就可以进行舱室。从上述对舱室的设

4、定情况可以看出，本文舱室破损模式识别的算法。对破损模式空间集的研究对象更加细化，以期模目前，国内关于该方面的研究报道极少。国外式识别结果更加准确。在其开发的智能损管监控系统中已经开始构建该1．1舱室结构的图模型及表示方法［３］算法，研究了如何使用吃水值、纵倾角值和部分舰艇上的舱室是通过舱室门、舱壁或者甲板［４］舱室进水信号进行舱室破损模式的识别。然而，层相互连接的，图１为某船模的舱室分布示意。该算法仅适合于民船的破损模式识别，对于舰艇，其舱室分布特点、破损模式空间和识别属性集与民船都有着较大的区别。

5、因此，本文从舰艇的实际战损特点和特殊识别属性出发，构建仅依赖姿态信号就可以进行舱室破损模式识别的算法，同时进行船图1舱室分割模计算，并分析该算法的实用性和灵敏性。由图１可见，舱室分布在物理空间上，呈现出１舱室破损模式空间集的生成算法数学概念上的“图”状结构。因此，可以使用“图舱室破损模式空间集（Ω）是指舰艇在受到武模型”对舱室的拓扑结构进行数学建模。将每一器攻击后，舱室所有可能破损情况集合。Ω的建个舱室作为一个图的一个顶点，将物理相邻的两个舱室之间的连接关系作为图的边，建立图１中舱室物理结构的数学图

6、模型。图２是部分舱室结收稿日期：２０１３－０５－０７构的图模型。修回日期：２０１３－０５－２０使用顶点的节点相邻集表示图的拓扑结构，第一作者简介：侯岳（１９８２－），男，博士，讲师研究方向：船舶与海洋工程因此，使用数组L（Fi）表示所有与图中元素Fi直［６］E-mail：ｈｏｕｙｕｅ１９８２＠１２６．ｃｏｍ接相邻的舱室集合。１８２舰艇受损舱室的破损模式识别算法———侯岳，浦金云例如，图２中，L（F２）＝［F１，F３，F４，F５，F７］。节点Fi。则此查找路径所包含的所有节点就构成了Ω（Fi）的一个元

7、素。假设v的值为３，则以图２模型中的Ω（F４）的生成为例，上述算法的执行过程，可以用图３表示。其中实线箭头表示树的生成过程，虚线箭头表示得到破损模式的回溯过程。图2舱室结构的图模型1．2破损模式空间集的生成算法总体上讲，舱室破损模式包括单舱破损模式以及多舱破损模式。单舱破损模式较为简单，所有的单个舱室就构成了一个单舱破损模式空间。图3破损模式空间子集的生成过程多舱破损是指直接相邻的若干舱室破损进由图３可见，Ω（F４）共有６个元素，对应的舱水，多舱破损模式空间的构建较为复杂。因此，本室破损模式集合见表

8、１。节的重点是介绍多舱破损模式空间的生成算法。表1破损模式集合下文建立v个舱破损模式空间的生成算法。编号破损模式假设Ω（Fi）表示顶点Fi所对应v个舱破损１～３［F３、F２、F４］［F５、F２、F４］［F６、F７、F４］模式的子集；n表示顶点的总个数，则４～６［F８、F７、F４］［F９、F７、F４］［F２、F７、F４］Ω＝Ω（F１）∪Ω（F２）∪⋯∪Ω（Fn）（１）因此，只要建立Ω（Fi）的生成算法，就可以得２破损模式识别属性及权重计算到整个舱室结构的破损模式空间集。