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。     

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。     

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。     

磁通门磁罗经的误差分析与补偿方法研究

此文给出了磁通门磁罗经主要误差的简化模型分析，并基于这种分析讨论了误差的自动补偿方法。经过试验与仿真分析，系统补偿后的精度有很大的提高，并具有体积小、结构简单、反应快和可靠性高等优点。     

舰船平台罗经航向误差的标校

为了使舰船平台罗经在安装和使用过程中,更准确有效地标校输出航向,从平台罗经的基本原理及特点出发,结合实际操作经验,重点介绍了几种测量平台罗经输出航向误差的方法,并介绍了数据处理的相关知识,然后将这些方法测量出的误差对平台罗经进行了标校.经后续试验验证,标校后的平台罗经输出航向完全能满足舰船导航及舰载高精度系统的精度要求.所介绍的测量方法,对舰船平台罗经以及其它载体上的平台罗经的标校都有重要的意义.     

Riccati方程在电罗经直航向误差建模与预测中的应用

为减小舰船直航向运动情况下风、流、摇摆等对电罗经航向造成的随机误差影响,提高舰船直航向运动时电罗经指向精度,采用时间序列模型对其随机误差进行建模,利用随机误差自相关函数和偏相关函数特性确定模型阶数,获得了较为准确的误差模型.同时,基于建立的模型,采用Riccati递推方程与指数平滑式结合的方式对电罗经航向随机误差进行预测.结果表明,时间序列模型较为准确地描述了电罗经航向随机误差过程,预测精度较高,鲁棒性较强,为减小电罗经直航向误差提供一种有效的方法.     

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。     

舰艇直航时电罗经航向自抗扰控制方法研究

为减小舰船直航向运动情况下风、流、摇摆等对电罗经航向造成的随机误差影响,提高舰船直航向运动时电罗经指向精度,采用高阶AR模型对其随机误差进行建模,确定模型阶数,获得了较为准确的误差模型.同时,基于建立的模型,对电罗经航向随机误差进行预测,利用前期预测值结合自抗扰控制技术对随机扰动进行抑制.通过与H∞ Kalman滤波器进行对比表明,采用自抗扰控制技术与高阶AR模型结合的方法较为有效地抑制了电罗经航向随机误差过程,为减小电罗经直航向误差提供一种行之有效的方法.     

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。     

HMR3000数字罗经在矢量传感器被动测向浮标中的应用

在矢量传感器被动测向浮标设计中,将HMR3000数字罗经与矢量水听器同轴封装,采用MSP430F149单片机作为下位机实现与数字罗经的串口通信,将数字罗经航向数据和矢量传感器方位估计数据交联处理,成功地解决了系统测向误差修正问题。矢量传感器测得的目标方位经过误差修正后,系统测向精度得到提高。     

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。     

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。     

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。