借助基于模型的设计,海事架构师、控制和信号处理工程师以及系统集成商之间能够进行协作。MATLAB 和 Simulink 帮助推进数字工程工作流,以实现以下目的:
- 执行系统级权衡研究以提高效率和性能
- 为水上、水下和陆上平台开发数字孪生系统
- 将基于物理的模型与传感器数据集成以进行预测性维护
- 使用高级信号处理和 AI 分析真实海事数据
- 在硬件上实时测试算法
- 通过基于模型的设计实践确保设计符合行业标准
“Simulink 工程师生成了经过测试的 C 代码高级描述 - 即 Simulink 模型 - 软件工程师用它来生成应用的代码。如果没有 MathWorks 工具,我们难以用这么少的资源完成训练器的开发。”
平台动力学与控制
海事平台设计涉及船舶动力学、任务需求和工况。MATLAB 和 Simulink 提供了完整的环境以支持:
- 对流体动力学进行建模和开发控制系统
- 对耐波性、操作性和任务场景进行仿真
- 优化任务规划和燃油消耗
- 通过闭环、环境在环仿真对设计进行测试
推进与电气化
使用 MATLAB 和 Simulink 对海事动力与推进系统进行建模和评估,以支持:
- 构建多域模型,其中包括电力驱动、电力电子、电池、燃料电池和机械推进部件
- 对储能系统和混合动力系统进行建模,以优化燃油效率、排放和可靠性
- 在物理原型之前进行设计优化和硬件在环 (HIL) 测试
- 通过 HIL 测试在各种工况下验证控制器性能
导航、传感器与态势感知
使用 MATLAB 和 Simulink 为海事系统开发高级感测和感知能力,以支持:
- 对传感器进行建模,包括 IMU、GPS、雷达、声纳、通信、相控阵、DVL 等
- 使用状态估计方法融合来自多个传感器的数据,以实现稳健的导航和态势感知
- 利用内置库进行传感器融合、定位、地图构建和跟踪
- 处理雷达和声纳信号以进行目标检测和跟踪
自主性与 AI
使用 MATLAB 和 Simulink 为海事平台开发和验证自主性架构,以支持:
- 对包含平台、轨迹、路径、传感器和复杂环境的自主系统场景进行建模和仿真
- 基于不同运动特性对路径规划算法进行建模
- 使用深度学习构建基于 AI 的目标识别和行为预测模型
- 在硬件上部署自主性算法
诊断与健康管理
使用 MATLAB 和 Simulink 为海事系统开发数据驱动和基于物理的健康监测工作流,以便:
- 采集、组织、清洗和处理复杂数据集
- 诊断和预测舰载系统的故障
- 对船体、推进和电子系统的健康监测算法进行建模
- 将分析打包为软件组件或可嵌入的源代码,无需手动对算法进行重新编码
标准合规性与安全部署
使用 MATLAB 和 Simulink 为关键任务海事系统实现软件开发自动化并确保合规性,以便:
- 从 Simulink 模型为关键任务海事系统生成 C/C++、HDL 和 GPU 代码
- 对代码执行静态和动态验证
- 在整个开发生命周期中管理、测量和监控软件质量
- 通过基于模型的设计,遵守软件和系统的行业标准,如 DO-178C、DO-254 和 ARP 4754