船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

为满足船用捷联惯性导航系统对准快速性和精确性的要求,提出一种系泊条件下的捷联惯导系统快速初始对准方法。利用三阶调平回路进行水平精对准,直接计算出重力加速度在基座惯性坐标系下的投影,并采用加权求平均算法对重力加速度的投影进行平滑。最后根据惯性系下重力加速度慢速圆锥变化的特性,利用平滑后的重力加速度实现舰载捷联惯导快速初始对准。对所提出的快速对准算法进行了仿真,并利用系泊实验进一步验证了惯性系快速对准方案的可行性。结果表明,所提出的快速对准方法在6分钟内完成了初始对准,且对准精度满足中等精度捷联惯导系统要求。     

舰船姿态坐标变换及稳定补偿分析

分析了现有舰船姿态坐标变换的方法及其存在的不足.结合舰船平台罗经测量舰船姿态的原理,明确指出虽然舰船姿态变化是随机的,但是平台罗经测出的舰船姿态是按照一定顺序进行的,由地理坐标系(惯性坐标系)到舰船甲板坐标系的坐标转换必须按照航向--横摇--纵摇的顺序进行;而由舰船甲板坐标系到地理坐标系的坐标变换必须按照纵摇--横摇--航向的顺序进行,并推导建立了舰船姿态变换方程,为舰船稳定平台及舰船姿态补偿的实现提供了理论依据.该研究成果也可在航空航天、天文及控制领域推广应用.     

捷联惯导系统惯性系粗对准原理及试验

基于重力信息的惯性系粗对准方法是舰船捷联惯导粗对准的常用方法,其在本质上属于双矢量定姿问题。在此基础上,进一步研究基于多矢量定姿的粗对准方法,并通过试验方法重点研究不同矢量配置方法与定姿、对准精度的对应关系。仿真试验结果表明:在同等观测噪声扰动下,多矢量定姿算法的精度优于双矢量定姿算法;在合理配置矢量组的前提下,多矢量定姿粗对准方法的精度和稳定性与传统的粗对准方法相比均得到显著提高。     

舰船抗台技术和决策的探讨

此文探讨了舰船系泊抗台的三项技术,即：靠码头舰船系缆的“弹性匹配”;锚泊舰船应推广抛“一点锚”;系浮筒锚泊舰船如何用车抗风。此外,还提出了舰船抗台宏观决策中应考虑的几个问题。     

水下航行器航向测姿算法改进仿真研究

在水下航行姿态优化问题的研究中,存在滤波实时性不高,系统鲁棒性差等问题,提出一种信息融合姿态解算方法.该种姿态解算方法基于四元数惯性系统数学模型,并对MEMS传感器信号预处理,将惯性模块的测量数据与观测数据进行向量积,通过PID控制器进行调节,互补滤波对角速度进行修正,利用龙格库塔法对四元数微分方程进行更新求得更精确的...     

捷联惯导系统晃动基座高精度快速自对准技术研究

传统自主对准要求捷联惯导系统准确感应地球自转角速度,导致捷联惯导系统对准期间必须处于静止或微幅晃动状态,限制自主对准的适用范围,而且一般的舰载武器系统难以处于绝对静止状态。为实现舰载武器在晃动条件下的自主对准,本文研究提出了晃动基座下的自对准方案。首先,在粗对准阶段,基于重力加速度在惯性空间的投影量,将姿态阵分割为4个矩阵分别求取,减弱晃动对粗对准的影响;其次,利用晃动条件下系统可观测性提高的特点设计相关滤波器。通过实验验证了此对准方案的可行性。     

基于恒星基准的舰船姿态计算方法

推导出了一种以恒星位置为基准的舰船姿态角计算方法,该方法以计算姿态转移矩阵为基础,结合最优化算法,建立了恒星位置为基准的星船坐标系,并以该坐标系为基准确立舰船姿态角,从而在一定程度上克服了因水平基准精度不高所带来的计算误差。     

计算机视觉在舰船锚泊运动可视化中的应用

现有的舰船锚泊运动可视化方法在风浪较大时,难以获取精确度较高的图像,因此研究计算机视觉在舰船锚泊运动可视化中的应用方法。基于计算机视觉技术转换舰船静态图像,建立舰船锚泊运动惯性数学模型,目标特征可视化处理。在实验中,以3种风浪模式进行对比测试。实验结果显示,该方法在3种风浪模式中图像转换精度均高于其他方法,由此可知,计算机视觉技术在舰船锚泊运动可视化中的应用效果优于现有方法。     

基于瞬时线速度的捷联惯导系泊精对准方法

针对捷联惯导系统系泊精对准问题,提出了一种利用舰船瞬时线速度作为参考速度的精对准方法.通过大量试验研究,分析捷联惯导系统输出速度的信号特征,设计数字高通滤波器,从捷联惯导系统速度中提取舰船瞬时线速度信息.建立了适用于系泊条件的捷联惯导系统误差模型,并以计算出的舰船瞬时线速度作为参考速度完成卡尔曼滤波精对准.试验结果表明,所提取出的舰船瞬时线速度误差小于0.08m/s,且新方法的对准精度和重复性明显优于以零速为参考量的对准方法.     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

姿态与舰船感应磁性间关系的建模分析

姿态变化与舰船异常感应磁信号的分布具有紧密相关性,为保障舰船行驶安全,研究姿态与舰船感应磁性间关系的建模分析方法。分别构建地磁坐标系、舰船坐标系与地理坐标系,分析3个坐标系间的转换关系;构建单椭球体和磁偶极子阵列混合模型仿真舰船感应磁场,利用磁传感器确定舰船在磁传感器区域的感应磁场值;根据舰船在地理坐标系下的感应磁强度与感应磁强度变化率分析舰船姿态。实验结果表明,该方法能够准确分析坐标系不同轴上的感应磁性数据,舰船姿态分析过程中俯仰角与磁航向角误差分别控制在±0.8°和±0.5°范围内。     

某型舰载惯导平台安装与对准精度控制

舰载惯性系统的精度与船台（坞）的安装与对准密切相关。传统的激光经纬仪采用惯性平台基座零方位刻线与舰船首尾线重合的安装标校方法,但其精度较难满足惯性平台航向的对准要求。文中给出一种基于电子陀螺经纬仪、差分水准仪和方位基准镜进行惯性平台安装与对准的有效控制精度方法,并在后期的实船应用中取得了良好效果。     

新颖轻型船用锚泊机械的研究

1 概述船用锚泊机械包括起锚机、起锚绞盘、系缆绞盘和系泊绞车等四大系列产品,是各种舰船用于起锚、系缆和拖带等作业必不可少的船舶设备.建国以来,我国对锚泊机械从转让制造到自行设计已形成一个科研设计、制造、试验等较完整的体系,年产量近千台,产值达一千六百多万元,基本上满足从几十吨到数万吨     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

锚泊机械的液压传动装置

1 前言六十年代以来,液压甲板机械得到很大发展,液压传动的起锚机、起锚绞盘、系缆绞盘和系泊绞车等(统称锚泊机械)的应用也越来越广泛。自六十年代中期以来,七○四所设计和研制了一些液压起锚绞盘,使用于各种类型舰船上。当时,液压起锚绞盘所选用的液压元件均为六十年代的产品,随着液压技术的发展,这类设备已不能符合锚泊机械国家标准和舰船建造规范及标准的要求,更不能满足新设计舰船的需要。1986年后再次设计的液压起锚绞     

一种冗余惯性导航系统的非线性初始对准模型

通过合理的冗余配置惯性导航系统中惯性传感器,充分利用冗余惯性传感器的重复量测值,提出了一种非线性初始对准模型。该模型直接利用惯性传感器的量测输出作为观测值,3个姿态角作为状态变量,有效的降低了模型的维数和提高了模型的可观测度,从而保证了初始对准的精度和速度。通过分析表明,初始对准的稳态精度取决于惯性传感器的常值误差。仿真结果表明,非线性初始对准模型对准过程中的稳态精度与传统的初始对准模型的稳态精度相当,但是在实时性方面,它能够在5s内使3个失准角同时收敛。     

水下航行器极区内对准以及格网导航技术

为克服水下航行器在极区航行时地理经线收敛导致的航向角定义失效、定位计算失效等问题,设计了格网惯性导航算法编排方案,以直接获得格网航向,并采用ECEF位置坐标代替传统经纬度进行水下航行器定位。对格网惯性导航的误差进行建模,并据此设计了格网惯导系统的"速度匹配"传递对准算法,以满足水下航行器在极区的对准需求。仿真结果表明,在格网惯性导航下,采用高精度惯性器件,15 min内水平姿态角误差小于0.5′,方位姿态角误差小于0.2′,水平速度误差小于0.5 m/s,ECEF坐标系下的位置误差全程小于200 m;应用"速度匹配"传递对准算法,水平失准角在10 s内即可收敛到1.5′以内,同时,加速对方位失准角有激励作用,30 s内方位对准精度在4′以内。     

捷联惯导系统姿态算法比较

姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,解算姿态阵相当于建立起数学平台,其精度对捷联惯导系统的精度影响很大。该文就实际应用,对四元数毕卡迭代法、四元数四阶龙格-库塔算法、圆锥补偿算法和一种改进的圆锥补偿算法进行了分析和比较,并在典型圆锥运动下进行了仿真,仿真结果表明,四阶龙格-库塔算法具有很高的工程实用价值。     

半潜式钻井平台锚泊系统设计与试验验证

针对某深水半潜式钻井平台,为其设计1套多点扩展式锚泊系统。采用数值方法计算船体与系泊系统耦合动力响应,并通过水池模型试验对计算结果进行验证。结果表明,在钻井作业与生存工况下该平台的最大水平偏移与系泊张力均满足规范要求。通过计算结果与试验结果的对比发现,由于水池试验采用等效截断方法低估了系泊缆绳本身的质量惯性与所承受的流体载荷,导致系泊张力的计算结果略大于实验结果。