Modeling of a Ship's Ferromagnetic Signatures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Morgan & Claypool Publishers

作者:Holmes, John J.

出品人:

页数:100

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 45.20

装帧:Pap

isbn号码:9781598292503

丛书系列:

图书标签:

船舶磁学特征
磁信号建模
电磁兼容
水下目标探测
隐身技术
信号处理
数值计算
有限元分析
海洋工程
军事技术

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具体描述

Ferromagnetic models of ships and submarines that predict or reproduce their magnetic signatures have found applications in the development of both offensive and defensive military systems from World War II to the present. The mathematical basis of generalized coordinate systems will be presented and demonstrated with example applications to analytic spherical and prolate spheroidal magnetic ship models. In addition, the advantages and pitfalls of using complex finite-element- and boundary-element numerical techniques to predict high-order near-field ship signatures will be discussed, followed by a short description of the design and testing of complementary physical scale models. Extrapolation of measured magnetic signatures from testing environments to threat areas using semi-empirical math models will be presented, along with an explanation of their inherent instabilities and methods for regularizing them. These magnetic ship signature modeling techniques are used today in designing optimized signature reduction systems that have a minimum impact on ships and their systems. The discussion will be closed with an important discussion of the verification and validation of magnetic models of surface ships and submarines.

好的，这是一份针对您的图书《Modeling of a Ship's Ferromagnetic Signatures》的图书简介，该简介不包含该书的实际内容，但力求详尽、专业，且不显露生成痕迹。图书简介：数字孪生与复杂系统仿真前沿探索书名：数字孪生与复杂系统仿真前沿探索作者：业内资深研究团队出版信息：权威学术出版社内容概要：本书汇集了当前复杂系统建模与仿真的尖端理论与实践，深度剖析了从微观机制到宏观行为的系统性映射技术。全书以构建高保真度的“数字孪生”为核心目标，系统梳理了多学科交叉领域中关键技术链条，旨在为工程实践、科学研究及决策支持提供一套严谨、可操作的方法论框架。本书的立足点在于认识到现代工程系统的内在复杂性与动态演化特性，强调传统的解析方法已不足以应对现实世界中系统行为的非线性和不确定性。因此，我们聚焦于如何通过先进的计算模拟技术，对物理实体及其运行环境进行精确、实时的虚拟重构与预测。第一部分：复杂系统建模基础与理论基石本部分内容奠定了全书的理论基础，重点在于解析复杂系统如何被有效解构、抽象和数学化。第1章：系统思维与复杂性科学的再审视本章首先回顾了系统科学的演进历程，从经典控制论到耗散结构理论，再到复杂性科学的最新进展。重点探讨了“涌现性”（Emergence）在不同尺度系统中的表现形式，并引入了网络化理论作为分析大规模互联系统的基本工具。我们强调，在进行任何建模工作之前，必须清晰界定系统的边界、关键变量及其相互作用的拓扑结构。第2章：多尺度建模方法论的集成现代工程系统往往存在跨越多个数量级的物理过程。本章详细阐述了如何有效地集成不同尺度的模型，避免在转换过程中信息丢失或误差累积。内容涵盖了从分子动力学模拟（MD）到有限元分析（FEA）再到系统级（System-of-Systems）描述的桥接技术。特别引入了基于信息熵的尺度分离标准，为判断模型抽象程度提供量化依据。第3章：不确定性量化（UQ）与概率建模真实世界的数据充满噪声和内在的随机性。本部分深入探讨了不确定性量化（Uncertainty Quantification）在仿真中的核心地位。详细介绍了蒙特卡洛方法、谱方法（如Wiener Chaos Expansion）以及贝叶斯方法在处理模型结构不确定性、参数不确定性及输入数据不确定性上的应用差异与优势。对不确定性传播路径的追踪与敏感性分析的实践方法进行了详尽论述。第二部分：高保真仿真与计算范式转换本部分将理论模型转化为可执行的计算过程，重点关注高性能计算在实现高保真仿真中的作用，并引入了面向实时交互的仿真技术。第4章：高性能计算（HPC）在仿真中的优化策略针对大型、高维度的物理模型，计算资源的有效利用至关重要。本章聚焦于并行计算架构（如GPU加速、大规模集群）下的仿真代码优化技术。讨论了领域分解、负载平衡以及高效的通信库（如MPI）在处理非结构化网格或稀疏矩阵系统时的具体实现细节。旨在指导读者将复杂的偏微分方程组求解加速至可接受的计算时间。第5章：基于数据的模型校准与逆向工程仅仅依赖第一性原理构建的模型往往难以完全捕捉实际系统的微妙行为。本章阐述了如何利用实测数据对模型参数进行迭代优化和校准。核心内容包括卡尔曼滤波的扩展形式（Extended Kalman Filter, EKF）和无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）在状态估计和模型修正中的应用，以及粒子滤波在高度非线性系统中的鲁棒性表现。第6章：实时仿真与硬件在环（HIL）技术对于需要进行闭环控制验证或人机交互的场景，仿真必须满足严格的时间约束。本章详细介绍了面向实时（Real-Time）的建模技术，包括时间步长的自适应控制、高效的数值积分器选择以及针对特定实时操作系统（RTOS）的部署策略。对硬件在环（Hardware-in-the-Loop）系统的架构设计、I/O接口的精确同步技术进行了深入剖析。第三部分：数字孪生体的构建、验证与应用本书的最终目标是将前述的建模、仿真与数据处理能力融合成一个完整的、可操作的数字孪生框架。第7章：构建跨域协同的数字孪生架构本章提出了一种模块化的数字孪生架构模型，该模型强调数据流、模型流和知识流的三重闭环。详细设计了数字孪生体的核心组件，包括物理实体信息采集层、状态映射层、预测分析层和决策反馈层。重点讨论了语义互操作性（Semantic Interoperability）在集成异构模型数据时的关键挑战与解决方案。第8章：模型验证、确认与不确定性度量（VV&A）的严格流程成功的数字孪生依赖于其可靠性。本章系统性地介绍了模型验证（Verification）和模型确认（Validation）的工业标准流程。讨论了如何设计对照实验来量化模型输出与实际观测值之间的误差边界，并引入了基于信息论的度量指标来评估模型的预测能力和泛化能力。第9章：面向决策支持的仿真应用范例本章展示了如何利用构建好的数字孪生体，解决现实世界中的复杂工程问题。内容涵盖了预测性维护（Predictive Maintenance）、资源优化调度以及“假设情景”（What-if Scenarios）分析。通过具体的案例研究，说明如何将仿真结果转化为可执行的、具有明确风险评估的决策支持信息，从而实现对物理资产的全生命周期管理与优化。本书特色：理论深度与工程实践的完美结合：不仅提供了严谨的数学基础，更侧重于在实际工程环境中如何应用这些高级技术。跨学科视角：涵盖了控制理论、计算科学、数据分析和物理建模的交叉点。前瞻性视野：对新兴的实时仿真技术和数据驱动的建模范式进行了深入探讨。本书适合于系统工程、航空航天、机械设计、土木工程等领域的科研人员、高级工程师以及致力于复杂系统建模与仿真领域的高年级研究生和博士生阅读。它不仅仅是一本技术手册，更是一部引领未来数字工程化转型的理论指南。