基于最小二乘法的电罗经匀转向航向误差修正方法

为减小舰船匀转向情况下电罗经的航向误差，提高电罗经指向精度，在分析某型罗经实测数据基础上，利用最小二乘法建立其误差模型，并对模型参数进行了估计。实践表明，该方法用于电罗经航向误差补偿效果较好。     

罗经与自动航行方案

现代舰船上的指向导航仪器主要利用指向精度高、使用方便的电罗经,传统的磁罗经也仍然需要装备在舰船上,但磁罗经不能用于舰船自动航行。目前,当舰船上电罗经发生故障不能导航时,只好采用人工操舵航行。采用电子磁罗经的方法,能够代替电罗经进行自动导航。现代航海还采用多种导航仪器综合运用的自动航行方案。     

显示角法消除与测定磁罗经自差

本文论述的《显示角法消除与测定磁罗经自差》的新方法适用于沿海与内河船艇,随时都能进行消除与测定磁罗经的自差,使其处于准确指示航向的状态,可以保证船艇完成航行任务。本方法在使用方式上属于主动式,不需要借助外界目标。只要风浪不大就能在任意海区;任何港湾附近;不论白天、黑夜;不论阴天、晴天;用以消除与测定磁罗经自差。小型船舶可在江河中进行。由于本方法在消除与测定自差的过程中都是采用辅助磁铁与罗经指向力相垂直,且又先在一个罗经主航向上使罗盘0°与罗经基线成45°角,使辅助磁铁力(FR)等于罗经指向力(H′R)。然后使船在罗经八个主航向上航行,这时罗经就在辅助磁铁力与罗经指向力组成的矢量和(FR H′R)力的作用下稳定的指向。而后,再在相反的航向上使罗盘0°与罗经基线之间,以角度的大小准确地显示自差力和罗经指向力的大小,用以达到消除与测定自差的目的。因此,本方法具有操作简便,容易掌握和比较准确的特点。应用时只需使船较准确地保持在罗经八个主航向上。从一九七八年五月到一九八○年十月,经在五十余条不同类型和吨位的船艇上及200余船次的推广、使用的检验,小型船只要在四级风以下和大型船在六级风以下,在借助操舵罗经来保持主罗经航向时,其偏航误差均可控制在±0.5°以内。这时,用本方法消除半圆和象限自差后,其剩余自差均在±1°以内;测定与计算的剩余自差的误差均在±0.5°以内。在精度上满足了航海应用的要求。本方法存在的主要问题是当前不易求得自差系数A,在计算剩余自差时将系数A略去不计,从而带来误差。但因船上自差系数A一般都很小,根据本方法测定自差的误差分析,只要A<±0°.3时,在精度上就不影响航海应用的要求。     

北极地区磁罗经适用能力

针对磁罗经在北极地区的适用能力问题,根据世界地磁模型(World Magnetic Model,WMM)2019,通过分析极区地磁场、地磁场水平分量和磁差等要素在极区的大小分布和变化趋势,以地磁水平分量6 000 nT为界,指出磁罗经在极区的适用范围,特别是东北航道附近海区可正常使用磁罗经;分析"雪龙"号科考船在2017年北极考察的磁罗经和陀螺罗经数据。研究结果表明:地磁水平分量大于6 000 nT的区域,磁罗经是可正常使用的;为保证北极地区正常使用磁罗经,纬度每变化5°,应重新组织校正剩余自差工作;为应对北极地区磁差随经度变化的速率较大的问题,在磁航向转真航向过程中,应根据WMM自动计算并补偿磁差。     

舰船在北极海区有关航法及定位问题探究

针对北极海区航行条件的特点,提出了几种适用于北极海区航行的海图选用方法;并就舰船在北极海区航行时的航迹推算和天文定位解算等问题给出了具体的解算方法。     

单片机的舰船航行控制误差实时补偿研究

现有方法由于运算时间过长,存在着误差补偿实时性差、误差补偿精度低的缺陷,为此提出单片机的舰船航行控制误差实时补偿研究。在舰船导航系统中获取舰船航行控制数据,以此为基础,计算舰船的航行控制误差,依据航行控制误差计算结果,选取单片机型号,通过原始误差数据输入阶段、预处理阶段与补偿阶段确定刻度因子补偿公式,执行刻度因子补偿规则获取补偿后航行控制数据,实现了舰船航行控制误差的实时补偿。测试结果表明:与现有方法平均数值相比较,提出方法的误差补偿时间下降了5.21 ms,误差补偿精度上升了14.12%,证明提出方法具备更好性能。     

利用磁罗经自动导航

现代化船舶离不开罗经导航，既需要指向精度高、使用方便的陀螺罗经，也是学离不开传统的磁罗经。但磁罗经不能用于船舶自动航行。目前，当船上陀螺罗经发生故障不能导航时，只好采用人工操舵航行。本文所讲的是一种能够代替陀螺罗经进行自动导航的磁罗经，即电子磁罗经。     

GPS光纤罗经在北极航行中的应用

罗经是船舶上指示航向的航海仪器，是保障航海安全的重要设备。国际海事组织（IMO）规定：远洋舰船必须配备罗经。罗经包括磁罗经和电罗经。磁罗经作为重要的导航仪器在海洋船舶上的使用已有十分悠久的历史，并且因现代磁罗经具有结构简单、使用方便、在一般航行区域性能可靠及不依赖外界条件的特点，故仍作为必备导航仪器。但由于磁罗经精度不高，所以在实际应用中，一般以电罗经为主，磁罗经为辅。     

安装在船舶上的磁罗经为什么需要校正

文章主要围绕磁罗经的指向原理、船舶磁性的变化及其对磁罗经的影响、船舶航行和磁罗经密不可分的关系进行阐述,一方面介绍了磁罗经的基本原理,另一方面说明了磁罗经在保证船舶安全航行的过程中所起的重要作用。     

船载数字磁罗盘系统设计与校正

介绍所设计的基于磁阻罗盘HMR3000和微处理器MSP430的新型数字磁罗经系统,该系统应用一种新颖的椭圆拟和自差校正方法,实现自动消除自差,避免船舶导航中繁琐的自差修正,实船验证,在航行途中最大误差角小于1.9°,均方差误差角小于1.0°.     

基于泊松方程的磁罗盘磁域自差修正

电子磁罗盘是现代车辆导航中重要设备,但至今尚未应用到船舶导航上。针对船载磁航向测量中存在的各种误差,分析了船载情况磁罗盘系统误差的形成原因和机理,在此基础上系统地研究了船载特殊情况中数字磁罗盘误差校正问题,并且具体给出基于泊松方程的磁域的误差修正方法,实验结果表明,该方法简单有效地实现磁航向误差校正,且补偿精度高、成本低。     

不同敏感性参数下船舶-碎冰碰撞的船体结构响应

基于我国第七次北极科学考察获得的夏季北极海冰空间分布情况,模拟真实碎冰分布,采用LS-DYNA软件中的流固耦合方法,研究在船舶航速、碎冰尺度、碎冰厚度及碎冰密集度等因素影响下船舶-碎冰碰撞的船体结构响应。结合试验数据得到船体结构的应力、吸能和碰撞力。结果表明：船舶-碎冰的主要碰撞区域为艏部及舷侧的水线附近;在船舶航行于碎冰域时,船体结构的应力、吸能和碰撞力的峰值随碎冰域的船舶航速、碎冰尺度、碎冰厚度及碎冰密集度的增加而增加,但分布情况不同。研究结果为船舶在极地冰区航行提供一定的安全性参考。     

霍尔罗经

利用半导体霍尔器件作为传感器直接敏感地球磁场的磁感应强度，研制成固态罗经。本文对霍尔罗经的构成、钢铁船舶对其指向的影响及同纬度自差校正理论和方法，作了较全面的论述。     

Economic feasibility of an NSR/SCR-combined container service on the Asia-Europe lane: a new approach dynamically considering sea ice extent

The trend towards global warming and the rapid decline in the extent of summer Arctic sea ice over recent years has increased the feasibility of international Arctic shipping. In this study we propose a seasonal NSR (North Sea Route)/SCR (Suez Canal Route)-combined shipping service linking Shanghai and Rotterdam, using the Northern Sea Route during the economical navigable window but using the traditional Suez Canal Route at other times. Different from the previous literatures, this paper dynamically considers the sea ice extent in the model, which is more reasonable for the assessment of Arctic container shipping, because fuel consumption is highly related to ship speed, while ship speed is determined by the relative distances of ice-covered and ice-free route stages. A new approach is developed to predict the time points at which the ship enters and exits the ice-covered stage, given that both the ship position and the extent of sea ice are constantly changing. The results show that the NSR/SCR-combined Arctic container service can be more economical than the SCR, given lower NSR tariffs.     

一种用于船舶气象仪的电子罗盘设计

本文以三轴电子罗盘测量基本原理和计算方法为基准,以XMEGA128A1微处理器、内部集成三轴加速度分量和三轴地磁场分量输出的集成芯片LSM303C为硬件电路核心,利用三轴加速度分量计算俯仰角、横滚角补偿电子罗盘的测量方式,运用CORDIC算法实现在微处理器XMEGA128A1上对罗盘进行倾角补偿计算,获得准确的方位角。实验结果表明,此方法设计的电子罗盘精度高、响应快,体积小,能较好为船舶气象设备提供准确的方位角信息。     

基于MATLAB的不校正自差的磁罗经使用研究

磁罗经是船舶必备的导航仪器,由于船磁的影响,要使用磁罗经需要先校正磁罗经自差。为达到不校正自差而使用磁罗经,通过采集船舶转向一周里部分罗航向对应的自差,根据磁罗经自差基本公式建立方程组,利用MATLAB软件求得自差系数。然后把自差系数代入自差基本公式求解出任意航向上的自差。结果表明,利用自差基本公式求解出的航向自差与在该航向上进行的实测自差在1°以内,能够很好地代替实测自差来使用磁罗经。     

MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统信号处理

针对MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统,进行了GPS信号调理、MEMS陀螺仪降噪以及磁传感器误差补偿研究。用双线性趋势外推法与MIMU陀螺仪信息对GPS信号进行处理,用AR（3）误差模型对MEMS陀螺仪去噪建模,用旋转标定方法对磁传感器进行误差补偿。通过对自行研制的MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统与高精度组合导航系统的室外跑车比对试验,验证了上述信号处理及误差补偿方法的有效性。     

磁罗经自差半自动测校装置

提出一种磁罗经自差半自动测校方法，并从旋回法测定自差原理计算自差系数，安放磁棒位置和软铁数量，所用磁场传感器基本原理，罗经涡动误差的影响，半自动测校装置组成等方面，论证了研制磁罗经自差半自动测校装置的可能性。     

船舶操纵模拟器罗经设置研究

根据船舶操纵模拟器研制的需要，依据视景的圆柱面环幕透视投影模型、透视投影误差校正模型和船舶在海上用罗经进行测向的基本原理，建立了大型船舶操纵模拟器罗经测向的方位角误差纠正模型，并根据误差角度的不同范围要求，给出罗经离视点位置的选择范围，为罗经位置的设置提供参考。