モデルベースデザインは、海洋分野の設計、制御、信号処理、システム統合など、さまざまなチーム間の連携を可能にします。MATLAB と Simulink は、デジタル エンジニアリング ワークフローをより高度に進化させることで、以下を実現します。
- 効率や性能を向上させるためにシステムレベルのトレードオフ検討を実施
- 海上、水中、陸上プラットフォームのデジタルツインを開発
- 予知保全に向けて物理ベースモデルとセンサーデータを統合
- 高度な信号処理と AI を活用し、海洋の実測データを解析
- ハードウェア上でリアルタイムにアルゴリズムのテストを実施
- モデルベースデザインを通じて、確実に業界標準に準拠
「シミュレーション エンジニアが高水準でテスト済みの C コード記述、つまり Simulink モデルを作成し、それをもとにソフトウェア エンジニアがアプリケーション用コードを生成しました。MathWorks のツールがなければ、これほど限られたリソースで訓練用シミュレーターを完成させることはできなかったと思います。」
プラットフォームの動的特性と制御
海洋プラットフォームの設計には、船舶の動き、ミッション要件、運用条件を考慮する必要があります。MATLAB と Simulink は包括的な環境を提供することで、以下を支援します。
- 流体運動のモデリングと制御システムの開発
- 耐航性、操縦性、ミッションシナリオのシミュレーション
- ミッション計画や燃料消費の最適化
- 環境インザループ シミュレーションによる設計検証
推進と電動化
MATLAB と Simulink では、海洋電力システムや推進システムをモデル化して評価できます。たとえば、以下のことが可能です。
- 電気駆動装置、パワー エレクトロニクス、バッテリー、燃料電池、推進装置部品を含むマルチドメインモデルの構築
- エネルギー貯蔵システムやハイブリッド パワートレインのモデル化による、燃費、排出ガス、信頼性の最適化
- 物理プロトタイプ作成前の設計最適化とハードウェアインザループ (HIL) テストの実施
- HIL テストを通じた、さまざまな運用シナリオ下でのコントローラー性能の検証
ナビゲーション、センサー、状況認識
MATLAB と Simulink を活用して、海洋システム向けの高度なセンシングや認識機能を開発することができます。
- IMU、GPS、レーダー、ソナー、通信、フェーズドアレイ、DVL などのセンサーのモデル化
- 状態推定手法を用いた複数センサーのデータ融合による、堅牢なナビゲーションと状況認識を実現
- センサーフュージョン、位置推定、地図作成、トラッキング向けの組み込みライブラリの活用
- ターゲット検出と追跡に向けたレーダーやソナー信号の処理
自律性と AI
MATLAB と Simulink を活用して、海洋プラットフォーム向けの自律アーキテクチャを開発、検証することができます。
- プラットフォーム、軌跡、経路、センサー、複雑な環境を含む自律システムのシナリオのモデリングとシミュレーション
- 多様な運動特性に基づくパスプランニング アルゴリズムのモデル化
- ディープラーニングを用いた AI ベースのターゲット認識と挙動予測モデルの構築
- 自律アルゴリズムのハードウェアへの展開
診断と健全性管理
MATLAB と Simulink を活用して、海洋システム向けにデータ駆動型や物理モデルベースの健全性監視ワークフローを開発することができます。
- 複雑なデータセットの取得、整理、クリーニング、処理
- 搭載型システムの不具合の診断と予知
- 船体、推進装置、電子システムをまたぐ健全性監視アルゴリズムのモデル化
- アルゴリズムを記述し直すことなく、解析結果をソフトウェア コンポーネントや組み込み用ソースコードとしてパッケージ化
ドキュメンテーション
標準への準拠とセキュアな展開
MATLAB と Simulink を活用して、ミッション クリティカルな海洋システムのソフトウェア開発の自動化やコンプライアンスを実現できます。
- ミッション クリティカルな海洋システム向けに、Simulink モデルから C/C++、HDL、GPU コードを生成
- コードの静的/動的検証を実施
- 開発ライフサイクル全体を通したソフトウェア品質の管理、評価、監視
- モデルベースデザインを通じて、DO-178C、DO-254、ARP 4754 など、ソフトウェアやシステムの業界標準への準拠
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