船舶姿态测量信号采集系统

针对传统的船舶姿态测量信号采集系统存在的采集精度低、信号响应时间长等缺点,提出船舶姿态测量信号采集系统设计。首先,通过信号感应模块、信号转换模块和信号汇总模块,对信号采集系统的总体框架进行设计;然后,根据总体框架,通过加速度传感器、倾斜角传感器、变压器、电压/电流转换器和RDC芯片等完成系统的硬件设计,通过对倾斜角的正弦信号和余弦信号转换,对加速度进行电压/电流信号转换,实现船舶姿态测量信号采集系统的软件设计,至此完成船舶姿态测量信号采集系统设计。实验结果表明,与传统的船舶姿态测量信号采集系统相比,提出的船舶姿态测量信号采集系统的采集精度更高,其采集误差可减少2.4°,对信号的响应时间可减少350 ms左右。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统。此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化。经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写。经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

基于四元数的船舶运动姿态仿真研究

在开发船舶三维运动仿真系统或处理三维运动试验数据时,经常需要操纵物体旋转或对运动姿态数据进行插值计算,如果采用基于欧拉角方法对运动物体进行旋转操纵或插值,会出现明显的错误。因此提出在仿真系统中利用四元数来表示运动物体的姿态,并基于四元数对运动姿态序列进行球面插值,同时提出了依据插值节点信息实现?π全角度的欧拉角转换方法,由此在船舶仿真中实现了船舶姿态变化光滑连续的合理效果。     

自适应导航姿态信息实时转换系统

采用自整角机或旋转变压器做角度测量传感器的导航姿态信息设备,与需要姿态信息的各电子设备间存在接口适配的问题,传统的方式是需要信息的电子设备自行转换,这会导致不同系统间设备不兼容的问题。文中提出了采用自适应导航姿态信息实时转换系统的解决方案。该方案可以接收自整角机或旋转变压器的输入信号,可以按照需要信息的电子设备的接口输出信号,转换通道独立工作,能够强实时、低延迟的转换和分配导航姿态信息。测试表明,系统的转换精度只与选择的转换模块的固有精度有关,并且可以通过选择合适的转换模块,满足系统对转换精度的要求。     

基于实时预报的舰船综合姿态信息系统研究

舰艇在波浪中航行发生船体弹性变形,使得各部位的航向值、纵横摇值不同。舰艇目前普遍使用独立式姿态基准方案消除弹性变形影响,保障舰载武器的性能发挥,部分舰艇采用多个姿态测量设备分舱布置方案。根据船体梁波浪载荷和弹性变形的研究,运用船舶水弹性理论,研究得到舰船弹性变形实时预报模型,进而构建舰艇姿态综合信息系统,即在舰艇两到三个部位布置姿态测量装置,实时测量所在部位航向、纵横摇等信息,通过舰船实时预报装置,解算所关注位置的姿态信息,由信息实时发送装置向相关用户实时发送,达到消除舰艇弹性变形对电子、武器装备性能发挥影响的目的。分析了舰艇姿态综合信息系统相比其它解决方案的优点。     

船舶回转运动硬件在环模拟测量系统设计

针对实验室条件下无法获得实际的船舶回转运动,MEMS陀螺仪无法测得实际的船舶回转率问题,设计并构建硬件在环模拟测量系统,系统接收来自船舶运动模拟器的数字航向信息,驱动物理转台旋转以模拟船舶回转运动,MEMS陀螺仪通过测量转台的旋转角速率来实现对船舶回转率的测量,测量结果能够较好地吻合模拟器输出的数字航向信息,证明系统能够模拟船舶回转运动并且可以测得回转率。     

微机电系统在船舶航姿测量系统的应用

航姿测量系统可以采集船舶的航向、方位、水平姿态等信息,对船舶导航、舰载飞行器着舰、导弹引导等有重要的作用。传统的船舶航姿测量采用陀螺仪等传感器件,通过采集船舶的角速度得到姿态角,该测量方式的动态特性好,但存在成本高、集成度低、自动化程度低等问题。随着嵌入式芯片和微机系统的发展,基于嵌入式处理器的船舶航姿测量系统被开发出来,该类型的航姿测量系统具有精度高、功耗小和自动化程度高的优点,应用越来越广泛。本文基于嵌入式芯片,设计和开发了基于微机电系统的船舶航姿测量系统,并对该系统的结构组成和工作原理进行介绍。     

基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计

为了提高船舶航行的安全性,构建船舶航行安全自动评估系统,提出基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计方法。采用航向陀螺仪、三轴磁力计等敏感传感器进行船舶航行姿态参数采集,根据采集的船舶航行姿态数据进行大数据特征重组,建立船舶航行姿态参量大数据库,设计数据访问调度和参数融合算法,进行船舶航行安全大数据信息调度和特征分析,进而实现船舶航行安全自动评估。在嵌入式ARM环境下进行系统的软件开发,实现系统优化设计。仿真结果表明,采用该系统进行船舶航行安全自动评估的准确性较好,船舶航行安全信息大数据访问调度的实时性较高。     

火车运输船纵横倾调载系统设计

分析火车车辆上下对船舶纵横倾的影响,以及码头设施、航道地形、潮汐、环境保护等因素对调载系统的影响,根据码头栈桥高度与活动空间、火车甲板净空间等因素,确定船舶装卸货时的吃水限制、纵倾极限角、横倾极限角,并据此相应配备纵、横倾调载系统。     

船舶推进轴系扭矩非接触式监测系统研究

柴油机是船舶动力的核心,船舶推进轴系的状态决定了机桨传动的效率.由于以接触式方法测量与计算轴功率和扭矩很不方便,因此需要更方便、更灵活的非接触式测量方法.提出一种新的基于光电技术的非接触式轴工况监测系统.两个编码盘和光电开关用来检测一定长度内轴的扭转角度,轴的扭转角度可根据计数器频率和叶片中心角,通过现场可编程门阵列（FPGA）量化,轴功率与扭矩可在计算机上显示出来.实验结果表明,该方法适用于量化轴的扭转角,去除了可能导致在线监测系统危险的冗余光纤.该监测系统的设计为船舶推进轴系的监测与故障诊断提供了一种思路.     

水上桩基工程施工管理信息系统研发

水上桩基工程中,采用传统经纬仪角度前方交会法定位,会伴随大量的数据计算、资料上报、沉桩统计分析等工作,如果完全基于手工或计算器实现,任务相当繁重。本文介绍了适合这种作业方式的信息管理系统的结构、功能及实现技术。     

AGV激光定位系统角度测量电路的设计

从工程应用的角度讨论激光定位系统角度测量电路的结构及与计算机的接口电路的设计,并以自行研究的AGV激光定位系统角度测量电路为例,详述各功能电路的设计方法及一些实际问题的具体解决办法.     

舰船惯导水平姿态误差动态自主评估与补偿方法

针对海上舰船惯导长时间工作而又无法获得外部导航校准信息、无法评估惯导水平姿态误差问题,提出利用惯导自身信息实现水平姿态误差评估与补偿的新方法。根据舰船稳速直航状态下的实际加速度值近似为零的特点,分析惯导等效加速度和惯导速度误差与水平姿态角误差之间的关系,建立海上舰船惯导水平姿态误差自主评估模型。仿真实验分析结果表明,提出的水平姿态误差动态自主评估与补偿方法,在不依赖外部导航信息条件下,实现惯导水平姿态误差动态自主评估与补偿,在给定的仿真实验条件下,水平姿态角误差最大值和振荡范围均减小了75.8%,有效提升了舰船惯导的水平姿态精度。     

基于测姿GPS及电子罗盘组合的姿态估计算法

针对低成本姿态测量应用需求,研究了由测姿GPS与电子罗盘组合的姿态估计算法。以捷联姿态误差模型为基础,利用等效倾角误差表示姿态误差,引入角速率误差作为状态参量,通过四元数微分方程推导等效倾角误差传递模型。从GPS双差载波相位测量方程和电子罗盘地磁矢量方程出发,从观测量的物理意义出发推导了等效倾角误差为状态参量的非线性观测方程。采用扩展卡尔曼滤波对姿态参数进行状态估计。车载实验表明该算法能够有效地提高姿态测量精度和系统的鲁棒性,具有较好的实用性。     

基于雷达/电视的自标校数据融合方法

针对航母起降引导系统岸基标校真值测量问题进行研究,提出一种基于着舰引导雷达/中线电视测量数据融合的目标定位算法.首先,考虑到起降引导系统相关设备测量频率不一致,且不同位置船体姿态不同、测量坐标系不统一的问题,进行时间取齐和空间转换,统一转换至理想着舰点坐标系下进行处理;接着推导各设备测量误差的传递模型;最后在新获得的误差方差基础上采用加权平均法将着舰引导雷达和中线电视的测角信息进行融合,并给出最终目标位置估计结果.仿真结果表明:该方法在着舰引导雷达和中线电视性能良好的情况下具备较高的定位精度.     

水上桩基工程施工管理信息系统研制

水上桩基工程中，采用传统经纬仪角度前方交会法定位，会伴随大量的数据计算、资料上报、沉桩统计分析等工作，如果完全基于手工或计算器实现，任务相当繁重。本文介绍了适合这种作业方式的信息管理系统的结构、功能及实现技术。     

惯导系统初始对准自适应参数选取法研究

平台式惯导系统的初始对准,为进入导航状态提供必要的初始条件,主要的性能指标是对准精度和时间。本文提出了一种新的变频带对准法的三阶调平系统,在对准过程中,系统的带宽能适应调平过程中信噪比的变化,从而使性能达到最优,经理论分析和仿真研究表明,这种新方法比经典方法,调平速度快而且提高了水平陀螺测漂及方位角的估值的精度。     

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。     

船舶MEMS微惯导网络精度技术研究

为了减少误差积累,提高导航精度,通过船舶上的CAN总线网络,利用高精度主惯导系统对低精度的MEMS微惯导系统进行在线修正。根据微惯导网络系统姿态角的误差模型,将惯导系统的角速率输出值作为量测信息设计卡尔曼滤波器,对姿态角修正算法进行了仿真运算,估计出了MEMS微惯导系统姿态角误差。