船舶運動安穩(wěn)期預報技術綜述

段文洋，張亞暉，王　戰(zhàn)，馬　山哈爾濱工程大學船舶工程學院流體力學研究所，黑龍江哈爾濱150001

船舶運動安穩(wěn)期預報技術綜述

段文洋，張亞暉，王戰(zhàn)，馬山
哈爾濱工程大學船舶工程學院流體力學研究所，黑龍江哈爾濱150001

船舶運動安穩(wěn)期的準確預報對提高艦載直升機著艦、無人水下航行器的布放與回收等海上作業(yè)的作業(yè)效率具有重要影響。首先，通過模擬計算說明進行船舶運動安穩(wěn)期預報的可行性；其次，對國內外船舶運動安穩(wěn)期預報技術的研究現狀進行回顧與總結，進而闡述船舶運動安穩(wěn)期預報技術的原理；再次，對船舶運動安穩(wěn)期預報技術的3個主要環(huán)節(jié)：波浪測量及波浪場重構技術、波浪傳播預報技術以及船舶運動預報技術進行分析。最后，對未來船舶運動安穩(wěn)期預報技術的發(fā)展予以了展望。

船舶運動安穩(wěn)期；船舶運動預報；波浪傳播；艦載直升機著艦

0　引言

船舶及海洋平臺作業(yè)過程中，在風、浪、流的作用下所產生的運動會影響到海上作業(yè)效率與安全，如果船舶運動幅值過大，甚至還會限制海上作業(yè)的進行。所謂運動幅值過大，通常是指船舶運動時歷中的統計值超過了某項作業(yè)的極限閾值，然而在運動時歷中，還會有相當數量的運動幅值小于這些閾值，滿足作業(yè)要求的連續(xù)時間片段（圖1），就稱為船舶運動安穩(wěn)期（Ship Motion Quiescent Period）。

圖1　船舶運動安穩(wěn)期示意圖Fig.1 Schematic diagram of shipmotion quiescent period

目前，對于海上作業(yè)，特別是在惡劣海況下，人們是通過對海面和船舶運動的觀察并加以主觀判斷來得出能否進行作業(yè)的決策，這種決策方法對作業(yè)人員的經驗要求較高。對于艦載直升機著艦、拖曳聲吶以及水下機器人的布放與回收這類時長達30～60s的海上作業(yè)，若能準確預報未來一段時間之后將有多少時間的允許作業(yè)時長，那么即使是在惡劣的海況下，也能最大程度地保證作業(yè)人員的人身安全，高效完成作業(yè)任務；對于軍用艦船，則可提高其作戰(zhàn)能力［1-3］。

目前，船舶未來運動的實時預報方法主要有2種：一是極短期預報，即根據所記錄的船舶之前的運動時歷數據預報未來5～10s的運動情況，這對航母固定翼艦載機的著艦作業(yè)有很大的幫助［4-5］；二是安穩(wěn)期預報，也就是本文將要討論的方法，即通過測量遠處海面波浪信息以及預測波浪傳播來預報未來1～2min內的船舶運動情況，并給出允許作業(yè)時間窗口的判斷［6］。

本文將首先分析船舶運動安穩(wěn)期預報技術的可行性，隨后對國內外的研究現狀予以綜述，進而總結船舶運動安穩(wěn)期預報技術的原理及關鍵技術。

1　船舶運動安穩(wěn)期預報可行性分析

以艦載直升機著艦為例，分析船舶運動安穩(wěn)期預報的可行性。根據文獻［7］，艦載直升機著艦作業(yè)對船舶運動的要求為縱搖不大于1.5°，橫搖不大于2.5°。本文模擬了一艘驅逐艦Warship在5級海況下的運動時歷，船型數據如表1所示。具體的仿真參數為ITTC雙參譜，有義波高4.0m，平均跨零周期9.7s，航速16kn，模擬時長10800s。分析其在該項作業(yè)要求下的船舶運動安穩(wěn)期分布情況。

表1　Warship主尺度Tab.1 Main dimensions of the Warship

通過對縱搖運動仿真時歷的分析，得到該船縱搖有義值為2.1°，也就是說，按照通常的理解，此狀態(tài)下很難進行艦載直升機著艦作業(yè)。如果按安穩(wěn)期的定義以及艦載直升機著艦作業(yè)對艦船縱搖運動的極限要求再次對該運動時歷進行分析，可得到船舶運動安穩(wěn)期時長的分布情況，如表2所示（表中，“區(qū)間時長占比”表示該安穩(wěn)期時長區(qū)間內所有安穩(wěn)期時長之和占模擬時間的百分比）。作業(yè)的極限要求為1.5°，在10800s的仿真時歷中，滿足作業(yè)要求并且連續(xù)時間在30s以上的時間段有92個，其總時長占整個模擬時長的36.66%，連續(xù)時間最長的時間段為99.90s。若能充分利用這些隨機分布的安穩(wěn)期時間段，可以很大程度地提高艦載直升機的著艦作業(yè)效率。由此可見，相對于傳統的人為主觀判斷方法，實現船舶運動安穩(wěn)期的準確預報對提高海上作業(yè)效率幫助極大，因此有必要進行船舶運動安穩(wěn)期預報技術研究。

表2　Warship運動時歷中安穩(wěn)期分布情況Tab.2 The statistics of the quiescent period prediction for the Warship's motion

2　國內外研究現狀

迄今為止，船舶運動安穩(wěn)期預報技術的研究工作主要集中在國外，如荷蘭MARIN水池主導的OWME系統，美國海軍研究處（ONR）主導的ESMF系統，歐洲防務局（EDA）主導的QPP系統等，這些系統均已進行了多年的研究，在多個關鍵技術領域已取得突破，有的系統還進行了海試；而國內的研究則剛剛起步。下面，將對這些系統分別予以介紹。

2.1 OWME系統

OWME（Onboard Wave and Motion Estimator）系統為歐洲聯合工業(yè)計劃的子項目，由荷蘭MARIN水池主導，聯合了代爾夫特理工大學、OceanWaves公司以及StatioiHydro，Total，SBM等公司。其中，OceanW aves公司的WaMoSII（W ave Monitoring System）系統在利用航海雷達進行波浪測量以及波浪場重構技術方面，擁有全球絕對領先的優(yōu)勢，其可以為OWME系統提供準確的波浪場信息。OWME系統先后進行了長峰波和短峰波的水池試驗，并驗證了最優(yōu)傳播距離與傳播時間間的關系［8-9］。2008年9月，其在挪威海域完成了首次海試，海試船舶為Island Frontier號海洋工程船。海試中的預報時長分別為42，60，90和120 s，海試結果如圖2所示，如果不考慮運動幅值和相位，只考慮運動包絡的話，預報結果還是很準確的［7］。根據相關網站的報道，OWME計劃已經在開展第2期OWME-TOO的研究工作［10］。

圖2　 OWME系統海試結果Fig.2 Vesselheavemotion prediction 42，60，90 and 120 s in advance by OWME system compared with the measured on board heavemotion

2.2 ESM F系統

ESMF（Environmental and Ship Motion Forecasting）系統是ONR提出的未來海軍作戰(zhàn)能力（Future Naval Capabilities）計劃的組成部分，旨在加強美國海軍在環(huán)太平洋地區(qū)的作戰(zhàn)能力。該項目于2010年11月提出招標計劃，2011年7月簽訂協議，其中密歇根大學獲得了1 400萬美元的研究經費（總經費為2 300萬美元）。參研單位還有俄亥俄州立大學、華盛頓大學應用物理研究所、斯克里普斯海洋研究所、通用動力應用物理科學公司和Aquaveo公司等。2013年9月18日，該系統在加利福尼亞附近海域進行了海試，并預備于2015年進行多艘船舶環(huán)境下的海試，計劃于2016 年6月完成。通過ONR對ESMF系統的闡述可以發(fā)現，該系統被期待應用于多船的環(huán)境，即應用于海上補給作業(yè)。美國海軍報告指出，未來艦船的補給主要在海上進行，而不是傳統的靠岸補給，這就對兩船并行時的實時運動預報提出了較高要求。這項應用在其他系統中并未提及，其將是美國海軍未來的一個發(fā)展方向。

2.3 QPP系統

QPP（Quiescent Period Prediction）系統由歐洲防務局（European Defence Agency）主導，芬蘭、法國、意大利和西班牙共同參與［11］。該項目開展于2009年。該系統的應用依然面向艦載直升機著艦，以及無人水下航行器的布放與回收等作業(yè)。該系統采用X波段航海雷達進行波浪場測量，已完成水池試驗階段的工作［11］，但目前還沒有看到有關海試乃至最終應用的文獻報道。

2.4其他系統

目前，還有一些其他的提供艦載直升機著艦引導作業(yè)的系統，如ORPHEUS系統和HMS100系統等。洛克希德·馬丁公司的Fleischmann［12］在其專利說明書中，對其系統關鍵技術的描述與前述3個船舶運動安穩(wěn)期預報系統比較相近。

3　船舶運動安穩(wěn)期預報關鍵技術分析

結合船舶運動安穩(wěn)期預報系統的技術需求，以及對現有各系統的分析，可以明確船舶運動安穩(wěn)期預報系統的工作流程：

1）利用船上遙感測量裝置測量船舶周圍一定范圍內的波浪場，通過相應的反演算法得到波浪場的相關參數，然后重構波浪場，結合波浪傳播的數學模型預測未來可能作用于船舶的波浪情況。

2）通過船舶運動模型預報船舶未來一段時間內的運動情況，然后按照海上作業(yè)對船舶運動的要求，確定安穩(wěn)期時長和發(fā)生的時刻，并通知作業(yè)人員。

因整個測量、計算過程的耗時要比波浪實際傳播過程少，因而就會留有一定的預報時間提前量。所以，測量的波浪范圍越廣，計算耗時便越少，則預報的提前量就越大。這就對整個預報系統提出了計算效率高、耗時少的技術要求。

船舶運動安穩(wěn)期預報技術的3個關鍵技術環(huán)節(jié)為：波浪測量及波浪場重構技術、波浪傳播預報技術、船舶運動預報技術。下面將對這3個主要的技術環(huán)節(jié)進行詳細討論。

3.1波浪場測量及波浪場重構技術

該技術要求通過測量裝置測量船舶周圍一定范圍的波浪場，并利用相應的反演算法獲得海浪相關參數和海洋表層流參數等海洋狀態(tài)參數，然后重構波浪場。目前，可以用來測量波浪場的裝置主要有浮標、艦載航海雷達以及遙感測量衛(wèi)星或飛機。船舶運動安穩(wěn)期預報系統對測量裝置的性能要求如下：

1）測量過程不受船舶航速的影響；

2）測量范圍需足夠大；

3）不受惡劣天氣以及船舶大幅運動的影響；

4）一定的經濟性。

通過分析各測量裝置的特點，可以看到：浮標的測量點數有限，覆蓋范圍較小，且使用過程不方便；對于遙感衛(wèi)星或飛機測量，在經常使用的情況下其不夠經濟，更重要的是，航空測量受海洋惡劣天氣影響較大，無法保證全天候測量作業(yè)；而以X波段雷達為代表的航海雷達則能很好地滿足以上要求，可以做到實時、方便、安全地測量。

最初，X波段航海雷達主要用于監(jiān)視海上移動目標，隨后，其被用于測量海浪和海流參數。利用X波段雷達進行海洋動力環(huán)境測量，國內外已進行了大量研究，如前文所述的OWME系統就是采用基于艦載X波段航海雷達的WaMoSII系統進行波浪場測量［13-14］。船舶運動安穩(wěn)期預報系統對航海雷達測量的技術要求不同于普通的波浪場測量，除了準確、實時、全天候測量的要求外，還必須滿足波浪傳播技術對所重構的時空分布波浪場的要求。為了能與后續(xù)的波浪傳播模型對接并提高計算速度，OWME系統對WaMoSII進行了必要的修改［7］。文獻［7］中提到，在波浪場重構時，如果不經選擇處理就對整個雷達結果進行分析，其耗時將與預報時長相差無幾，這在預報方面沒有任何優(yōu)勢，故提出了一種窗口移動的方法，用于對重構的波浪進行篩選，這可大幅縮短計算時間。Fleischmann［12］針對船舶運動對波浪測量的影響，以及船舶航向與測量方向的夾角的計算方法予以了說明。2007年，密歇根大學的Aragh和Nwogu等［15-16］就利用雷達進行波浪場測量及波浪重構技術開展了研究，隨后幾年不斷取得新的研究成果。QPP系統也是采用X波段雷達進行波浪場的測量。國內的李繼剛等［17-22］也針對采用X波段雷達測量海浪參數等開展了相關研究，但卻沒有針對船舶運動安穩(wěn)期預報系統的研究工作。

3.2波浪傳播預報技術

該技術要求利用波浪場的時空分布相關信息建立波浪傳播數學模型，預報作用于船舶的波浪信息。目前，主要是通過線性波浪理論建立波浪傳播模型，采用快速傅立葉變換（FFT）來實現，對于實際海況中多浪向的情況，則采用3D-FFT方法實現［23-24］。也有采用小波分解方法的，相對FFT來說，這種方法可以有效處理波能譜隨時間變化的情況，并能準確區(qū)分頻率組分中各個頻率隨時間的變化，安穩(wěn)期預報是典型的波能譜隨時間變化的情況［25］。

在建立波浪傳播模型時，還需注意傳播距離以及傳播時間的問題，Edgar和Morris等［26-27］就曾提及過該問題，如圖3所示。

圖3　短峰波下單一浪向波浪傳播中預測時間與距離的關系Fig.3 Prediction time and distance for one directional componentofa short crested wave

其主要采用線性波浪疊加的形式，結合波浪的穩(wěn)態(tài)波動公式進行波浪傳播的預測，即

式中：N表示組成的規(guī)則波的頻率個數；ζi，ωi，ki，εi分別表示第i個規(guī)則波的波幅、頻率、波數及初相位；x表示傳播距離。

因為存在波浪分離的情況，也就存在最佳預測時間與最大預測距離的問題。文獻［8，28］中指出，要想對波浪傳播進行準確預測，就要首先確定最佳預測距離，然后根據相應的公式，就可得到有效的預測時間。同時，Edgar和Morris等［26-27］還討論了水深對于最佳預測時間和最大預測距離的關系，以及預測點到測量點的距離與最大可預測時間的關系。在船舶運動安穩(wěn)期預報系統中，波浪傳播距離至少1km，在這一過程中，勢必有波浪分離發(fā)生，這就為預報到達船舶的波浪信息帶來了難度，從而影響最終預報結果。

在某些極端海浪條件下，線性波浪理論將不再適用，因此，對于非線性不規(guī)則波的模擬就成為另一大研究方向。Duncan等［29］首次采用直接方法將不規(guī)則波分解成了一階波浪和簡化的二階波浪。隨后，Dalzell［30］考慮了不規(guī)則波浪中線性波浪組分的相互作用，由一階波浪得到了更精確的二階波浪表達式。Blondel等［31-32］將上述2種二階波浪求解方法相結合，并對其采用譜方法模擬非線性波浪傳播的結果予以了對比分析，其結果表明，對于波陡較小的情況，線性波浪理論的結果更好；對于波陡大于3%的情況，非線性的效果比較明顯。但就目前來看，極少有人將非線性波浪與船舶的運動結合在一起。如何將非線性波浪模型與船舶運動模型相結合，將是今后研究的熱點問題。

Naaijen等［9］研究了波浪傳播的三維問題，并根據波能譜能量最集中部分確定波向，進行了波浪傳播的有效預測。

3.3船舶運動預報技術

該技術要求利用未來一段時間內作用于船舶的波浪信息，并結合適當的船舶運動模型，快速計算船舶在該波浪作用下的運動響應。該波浪信息可以是各浪向的波高時歷，也可以是各線性成分波的波浪要素，或者是波能譜。對于船舶運動預報方法，船舶運動安穩(wěn)期預報系統要求其計算速度快。文獻［8-9，12］應用波浪譜與船舶運動幅頻響應函數（RAO）線性疊加的方法進行了船舶運動預報，其中文獻［8］計算了單一浪向情況，并通過水池試驗驗證了該方法；而文獻［9］則考慮了多浪向的情況，在短峰波的水池試驗中，其預報結果與實測結果擬合較好。

在此簡要介紹應用海浪譜與RAO線性疊加的方法，并考慮多浪向的情況，具體計算過程為

式中：N為頻率個數；M為浪向個數；k為k模態(tài)運動；ωn表示第n個波浪頻率；μnm為n頻率下的m浪向；xj，yj為第j點的坐標；εnm為n頻率m浪向初始相位角；εknm為k模態(tài)運動下的相位角；RAOknm為相應頻率、浪向下k模態(tài)船舶運動的幅頻響應函數；，其中S為波能譜；Re表示取實部。

為達到計算速度的要求，船舶運動RAO可以提前計算，在需要的時候插值調用即可。Fleischmann［12］提到，RAO可按30個波長、18個浪向、15個航速分別計算，以滿足實際使用要求。

本文認為還可以通過波高時歷與波浪力脈沖響應函數卷積的方法，計算該波浪作用于船體的波浪干擾力，再通過求解船舶時域運動方程，便可得到船舶的運動響應［33-35］。目前，還未見有將該方法應用于船舶運動安穩(wěn)期預報系統的文獻，然而通過提前計算波浪力和輻射力脈沖響應函數，也可以實現快速計算、實時預報的目的。下面，將簡要介紹該方法。

船舶時域運動方程：

式中：ηj表示j方向的運動位移；Mij為船體質量矩陣元素；μij為頻率無窮大附加質量，僅與船體形狀有關；Cij為靜水回復力系數，僅與船體形狀有關；Kij（）

t為輻射力脈沖響應函數，與船體形狀和運動模態(tài)有關；為波浪干擾力，可由波浪力脈沖響應函數和波浪時歷卷積計算，其中Kiwave（）t為波浪干擾力脈沖響應函數。

4　結語

通過本文的分析可以看到船舶運動安穩(wěn)期預報系統的必要性，即充分利用隨機分布的船舶運動安穩(wěn)期，可以保證高海況下船舶海上作業(yè)的效率。船舶運動安穩(wěn)期預報系統由波浪測量及波浪場重構技術、波浪傳播預報技術以及船舶運動預報技術等關鍵技術構成。目前，國外已投入大量的精力在研究船舶運動安穩(wěn)期預報方法，并已有OWME系統、ESMF系統和QPP系統這3個主要的典型船舶運動安穩(wěn)期預報系統，而國內雖然在各關鍵技術方面都有一定的研究成果，但尚無船舶運動安穩(wěn)期預報技術方面的研究進展。

隨著海洋資源開發(fā)、海洋權益維護的深入進行，船舶運動安穩(wěn)期預報系統將會廣泛應用于艦載直升機著艦、無人水下航行器的布放與回收以及海上補給等作業(yè)中，從而大幅提高作業(yè)效率，保障作業(yè)安全。

［1］HEALEY JV.Simulating the helicopter-ship interface as an alternative to current methods of determining the safe operating envelopes［R］.Monterey，California：Naval Postgraduate School，1986.

［2］BAITIS A E.The influence of ship motions on operations of SH-2F helicopters from DF-1052-class ships：sea trial with USSB owen（DE-1079）［R］.David Taylor Naval Ship Research and DevelopmentCenter，1975.

［3］BAITIS A E，WOOLAVER D A.Trial results of ship motions and their influence on aircraft operations for ISCS GUAM［R］.David Taylor Naval Ship Research and Development Center，1975.

［4］孟令金.基于EMD和AR的船舶運動極短期預報問題研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2008.

［5］彭秀艷，趙希人，魏納新，等.大型艦船姿態(tài)運動極短期預報的一種AR算法［J］.船舶工程，2001（5）：5-7，10. PENG Xiuyan，ZHAO Xiren，WEINaxin，etal.AR algorithm for extremely short-term prediction of large ship's motion［J］.Ship Engineering，2001（5）：5-7，10.

［6］MORRISE L.Short term forecasting of the sea surface shape［J］.International Shipbuilding Progress，1998，45（444）：331-349.

［7］REICHERT K，DANNENBERG J，VAN DEN BOOM H.X-band radar derived sea surface elevationmaps as input to ship motion forecasting［C］//2010 IEEE Oceans.Sydney，2010：1-7.

［8］NAAIJEN P，HUIJSMANSR.Real time wave forecasting for real time ship motion predictions［C］//ASME 2008 27th International Conference on Offshore Mechanicsand Arctic Engineering，2008：15-20.

［9］NAAIJEN P，VAN DIJK R T，HUIJSMANSR H M，et al.Real time estimation of ship motions in short crested seas［C］//ASME 28th International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering.Honolu lu，2009：243-255.

［10］MARIN.OWME-TOO project for predicting quiescent periods in vessel motions［P/OL］.（2010-12-10）. ［2015-06-03］.http：//www.marin.nl/web/News/ News-items/OWMETOO-project-for-predicting-quiescent-periods-in-vessel-motions.htm.

［11］RIOLA JM，DIAZ J J，GIRON-SIERRA JM.The p rediction of calm opportunities for landing on a ship：aspects of the p rob lem［C］//2011 IEEE Oceans. Spain，2011：1-8.

［12］FLEISCHMANN D S.Method and system for predicting ship motion or the like to assist in helicop ter landing：U.S.Patent6，064，924［P］.2000-5-16.

［13］HESSNER K，REICHERT K，HUTT B L.Sea surface elevation maps obtained with a nautical X-band radar-examples from WaMoS II stations［C］//10th International Workshop on Wave Hindcasting and Forecasting and Coastal Hazard Symposium in North Shore.Oahu，Hawaii，2007：1-16.

［14］NIETO BORGE JC，REICHERT K，HESSNER K. Detection of spatio-temporal wave grouping properties by using temporal sequences of X-band radar images of the sea surface［J］.Ocean Modelling，2013，61：21-37.

［15］ARAGH S，NWOGU O，LYZENGA D.Improved estimation of ocean wave fields from marine radars using data assim ilation techniques［C］//Proceedings of the Eighteenth（2008）International Offshore and Polar Engineering Conference，2008，3：565-572.

［16］NWOGU O G，LYZENGA D R.Surface-wavefield estimation from coherentmarine radars［J］.IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters，2010，7（4）：631-635.

［17］李繼剛，王劍，陳誠，等.X-波段導航雷達測波系統的設計與研究［J］.海洋技術，2006，25（2）：15-18. LI Jigang，WANG Jian，CHEN Cheng，et al.Design and analysis on wave measuring system by X-band marine radar［J］.Ocean Technology，2006，25（2）：15-18.

［18］李繼剛，王劍.X波段導航雷達測波的運動補償［J］.海洋技術，2006，25（1）：31-34. LIJigang，WANG Jian.Motion compensation forwave measurement by X-band marine navigation radar［J］. Ocean Technology，2006，25（1）：31-34.

［19］LüH，HE Y J，SHEN H，et al.A new method for the estimation of oceanic m ixed-layer depth using shipboard X-band radar images［J］.Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2010，28（5）：962-967.

［20］CUI L M，HE Y J，SHEN H，et al.Measurements of ocean wave and current field using dual polarized X-band radar［J］.Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2010，28（5）：1021-1028.

［21］王福友，袁贛南，郝燕玲.基于X波段雷達海浪監(jiān)測裝置的設計與研究［J］.宇航計測技術，2007，27 （6）：42-44. WANG Fuyou，YUAN Ganna，HAO Yanling.Study and design of ocean wavemonitoring system based on X-band radar［J］.Journal of Astronautic Metrology and Measurement，2007，27（6）：42-44.

［22］TANG Y H，HAO Y L，LU Z Z.Ocean surface currents determination from X-band radar image sequences［C］//2008 InternationalWorkshop on Geoscience and Remote Sensing ETT and GRS 2008，2008：320-323.

［23］NAAIJEN P，BLONDEL-COUPRIE E.Reconstuction and prediction of short-crested seas based on the application of a 3D-FFT on synthetic waves：part 1-reconstruction［C］//ASME 2012 31st International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering，2012.

［24］BLONDEL-COUPRIE E，NAAIJEN P.Reconstruction and prediction of short-crested seas based on the application of a 3D-FFT on synthetic waves：part 2-prediction［C］//ASME 2012 31st International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering，2012.

［25］RIOLA JM，GIRóN JM，DíAZ JJ.Smoothing warshipsmovements based on wavelets［J］.Ship Science and Tecnology，2013，6（12）：51-62.

［26］EDGAR D R，HORWOOD JK，THURLEY R，etal. The effects of parameters on themaximum prediction time possible in short term forecasting of the sea surface shape［J］.International Shipbuilding Progress，2000，47（451）：287-301.

［27］MORRIS E L.Short term forecasting of the sea surface shape［J］.International Shipbuilding Progress，1998，45（444）：331-349.

［28］WU G Y.Direct simulation and deterministic p rediction of large-scale nonlinear ocean wave-field［D］. Massachusetts：Massachusetts Institute of Technology，2004.

［29］DUNCAN P E，DRAKE K R.A note on the simulation and analysis of irregular non-linear waves［J］. Applied Ocean Research，1995，17（1）：1-8.

［30］DALZELL J F.A note on finite dep th second-order wave-wave interactions［J］.App lied Ocean Research，1999，21（3）：105-111.

［31］BLONDEL COUPRIE E，BONNEFOY F，FERRANT P.Deterministic non-linear wave prediction using p robe data［J］.Ocean Engineering，2010，37（10）：913-926.

［32］BLONDEL-COUPRIE E，BONNEFOY F，FERRANT P.Experimental validation of non-linear deterministic prediction schemesfor long-crested waves［J］. Ocean Engineering，2013，58：284-292.

［33］KING B.Time-domain analysis ofwave exciting forces on ships and bodies［R］.Michigan：University of Michigan，1987.

［34］KORSMEYER F T，BINGHAM H B.The forward speed diffraction problem［J］.Journal of Ship Research，1998，42（2）：99-112.

［35］朱海榮.船舶與海洋結構物運動的三維時域方法及應用［D］.上海：上海交通大學，2009.

［責任編輯：盧圣芳］

Review on the techniqueof the shipm otion quiescent period prediction

DUAN Wenyang，ZHANGY ahui，WANG Zhan，MA Shan Institute of Fluid Mechanics，School of Shipbuilding Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China

The ship motion quiescent period is the period during which all ship motion is within acceptable limits to marine operations，such as helicopter landing and UUV handling.In most cases，a short time quiescent period would be sufficient to conduct a specific type of operation.In this paper，the feasibility of the quiescent period prediction through the simulation of shipmotion in waves is analyzed，and it is concluded that there are three key phases of the quiescent period prediction:the measurement of waves，the measurement of wave propagation，and ship motion prediction.Finally，an outlook of the future of the quiescent period prediction is also provided.

ship motion quiescent period；prediction of ship motion；wave propagation；helicopter landing

U661.1

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2015.04.001

2015-03-11網絡出版時間：2015-7-28 17:25:02

國家自然科學基金資助項目（11272097）

段文洋（通信作者），男，1967年生，博士，教授。研究方向：船舶水動力學。E-mail：duanwenyang@hrbeu.edu.cn張亞暉，男，1990年生，碩士生。研究方向：船舶時域運動預報。E-mail：zyhui_1990@163.com王戰(zhàn)，男，1989年生，博士生。研究方向：波浪傳播與預測。E-mail：wangzhan_hrbeu@126.com馬山，男，1979年生，博士，教授。研究方向：船舶水動力性能。E-mail：mashan0451@126.com