基于CANopen协议的舰船监测系统智能传感器研制

针对舰船传感器可靠性差,型号繁多、保障困难的问题,研制了一种基于CANopen协议、能够同时测量转速和温度两个参数的智能传感器,以达到降低系统的维护难度,简化监测系统的结构,提高监测系统整体可靠性的目的。     

基于MSP430单片机的姿态测量系统设计

为满足对姿态测量低成本、低功耗的需求,设计一种由MSP430F5438与三轴地磁传感器、三轴MEMS陀螺仪和加速度计构建的姿态测量系统。分析系统的硬软件实现方法,对传感器的校正以及基于四元数和梯度下降法数据融合进行推导,在利用加速度计计算倾角的基础上对电子罗盘进行倾角补偿及四元数的初始化,解决梯度下降法初始时收敛慢的问题,动静态实验结果验证了姿态测量系统的精确性和实时性,俯仰角和滚转角精度在±1°以内,航向角精度在±2°以内。     

多传感器数据融合及在光电测量中的应用

在介绍多传感器数据融合技术的基本概念的基础上,分析了多传感器数据融合技术的功能模型和结构模型,并具体阐述了多传感器数据融合技术的各个阶段的融合方法和具体操作措施。最后将多传感器数据融合技术引进光电测量系统,提出了一种新的基于多传感器数据融合的光电联合测量系统的模型。     

三轴磁传感器性能标定方法研究

三轴磁传感器被广泛应用于空间磁场测量。利用高精度磁环驱动器、16位A/D、D/A数据卡和格拉斯磁环构建了三轴磁传感器的灵敏度和分辨率标定系统。依据当地地磁场垂直分量为35uT的特性得出了传感器3.52V/Gass的灵敏度。建立闭环测试系统的基础上,通过对采集到信号进行滤波去噪和功率谱分析,对比分析得到传感器的分辨率是6nT。     

磁测式船舶姿态自动测量装置研究

利用三维磁传感器直接敏感在同状态下两个不同坐标系中的船舶综合磁场三维磁感应强度,研制了出一种新型的船舶姿态实时测量系统,并对该系统的测量原理,误差分析,校正原理与方法等作了较全面的论述。     

基于巨磁阻传感器的无线船舶航向自动测量系统研究

针对船用航向自动测量设备的特点,从理论上分析了巨磁阻传感器的特征,并建立了航向自动测量系统数学模型.采用磁电阻百倍于普通磁阻的传感器作为航向自动测量系统的地磁测量单元,与加速度传感器、陀螺传感器、温度传感器、微处理器等,构成了系统的基本组成,并对航向自动测量流程、磁场测量单元温度补偿等方面进行了研究.     

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。     

滤波方法在反舰导弹高度测量系统中的应用

为了得到更加准确的导弹飞行高度信息,通过组合无线电高度表和加速度计建立一种具有较高精度的导弹高度测量系统。首先对各传感器的特性进行分析;其次,根据传感器测量模型,采用噪声淹没技术建立导弹高度测量系统的状态方程和量测方程;最后,用卡尔曼滤波的方法进行仿真实验,得到高度估计。仿真结果表明,相比用单个传感器的高度测量方式,该方法具有更高的精度。     

传感器测量不确定度的卷积评定方法

传感器作为测试系统的首要环节,其测量不确定度对测试结果影响最大。为此,分析了传感器主要不确定度来源,讨论了传感器测量不确定度常用的评估方法的优劣。针对当前传感器测量不确定度评估存在问题,提出了采用卷积原理来评定传感器合成不确定度的一种新方法,并运用MATLAB实现了该方法;最后以称重传感器作为实例验证了该方法的有效性。     

动力定位系统(DPS)船舶的产生、发展及在海洋石油勘探、开发、生产等阶段的应用

动力定位系统(Dynamic Position System简称DPS)是一种先进的船舶操纵控制系统。该系统通过测量设备(传感器)得到船舶运动的姿态信息和环境信息，利用计算机完成复杂的控制计算，向辅助推进系统发出推力和力矩指令，用于抵抗船舶所受到的风、波浪和海流干扰力作用，从而完成船舶纵向、横向和首向三个自由度的运动控制。     

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.     

多传感器融合技术在船舶液位监测中的应用

目前国内外许多船舶采用了液位监控系统,极大地提高了船舶的自动化程度。为了保证液位监测的准确性与可靠性,针对环境干扰易导致液位测量结果出现偏差的问题,构建新的液位监控系统,对液位测量的精度进行分析和改进。考虑液位监控系统中存在一步随机时滞的情况,对传感器测量液位的过程进行数学建模,基于卡尔曼滤波和矩阵加权融合算法,提出一种新的多传感器融合算法。通过仿真实验,表明多传感器滤波融合算法能够使液位测量更精确、更稳定,且易于故障监测和分离。     

应变式力传感器动态测量系统的研究

研制了应变式力传感器动态测量系统,通过测试该系统的固有频率和冲击响应,对系统的动态特性进行研究。该系统溯源到静态力标准。实验表明:当测量系统固有频率相对被测信号的频率足够高时,通过静态溯源的力传感器系统可以用于测量动态力。     

互操作性与传感器信息融合（一）

分三个部分阐明传感器融合系统的互操作性为什么是一个数学问题以及如何解决这个问题。第一部分(航迹管理)简单解释了传感器融合系统为实现互操作必须彼此互通。第二部分(系统体系结构)对互操作传感器融合系统体系结构的重要约束条件进行了示范。第三部分(寻求解决方案)讨论了受约束的体系结构问题以及与其他传感器融合工程的互操作性关系问题的最理想的解决方案。最后描述了实现传感器融合系统互操作的必要步骤。     

基于UKF联邦滤波的动力定位船舶运动状态估计

针对动力定位船舶,采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的联邦滤波技术,利用多种位置参考系统和电罗经的测量值来实现对船舶运动状态的估计。从传感器测量原理出发,采用非线性的测量方程,实现对多种位置参考系统传感器特征的描述,利用UKF滤波方法和联邦滤波结构将动力定位船舶配备的多个冗余位置参考系统的测量数据进行有效融合,从而提高对船舶运动状态估计的精度和可靠性。仿真结果表明,采用基于UKF的联邦滤波方法可以有效实现对动力定位船舶相关运动状态的估计。     

扭矩传感器SAW在船舶推进主轴扭矩检测的应用

推进主轴的扭矩检测是船舶制造与开发过程中必不可少的环节,通过检测主轴的扭矩,开发人员可以获得船舶推进系统各零部件的受力和形变情况,有助于提高船舶的制造质量。扭矩传感器是专门用于检测轴类零件扭矩的设备,本文首先介绍了集中扭矩传感器的工作原理,然后结合球栅法扭矩传感器开发了一种船舶推进主轴扭矩的测量系统,最后对该测量系统的硬件设计和接口电路等进行了详细介绍。     

迟滞相频特性方法测量方程的一种改进

迟滞相频特性方法经典测量方程由于忽略了测量系统动质量、力传感器刚度及系统支撑刚度的影响,而给阻尼材料动态力学参数测量引入了误差。首先,以试件拉压安装方式为例,推导了考虑上述三方面因素影响的改进测量方程;然后,分别利用经典和改进测量方程对基于某系统获得的测量数据进行了处理,通过对比分析两种方程获得的材料参数,研究了上述因素对阻尼材料动态力学参数测量结果的影响规律。研究成果为迟滞相频特性方法测量系统优化设计及测量数据处理提供了依据。     

舰船集成冷媒水系统损害检测

舰船集中冷媒水系统配置方式可以集中为舰船电子设备冷却提供保障,克服电子设备因自带冷却系统产生的寿命周期费用高、可靠性水平低等问题,能减少资源消耗,简化设备配置,优化系统设计,实现冷却资源的综合利用。集中冷媒水系统的损害检测及管理是舰船损害管制的一项重要内容。在分析舰船冷媒水系统集成及舰船损害管制的基础上,进一步探讨采用主元分析法(PCA)对冷媒水系统测量传感器的损害进行检测与诊断,并在水系统的模拟平台上对传感器的损害检测与诊断进行验证。根据水系统在正常运行条件下的系统压力传感器的测量数据建立的主元模型可解释系统方差95%以上,置信限为1.639 4。在某压力传感器损害(即故障)条件下的运行数据的Q-统计超出这一置信限,说明有压力传感器发生故障,且从Q-分布图可以看出,故障压力传感器的测量贡献率最高,占45%~75%,从而实现了故障传感器的诊断。提出一种平时与战时相结合的集中冷媒水管网的损害检测与诊断流程。     

船舶结构分布式测量系统及其模型

基于船舶挠性结构变形测量的现状、捷联惯导系统的应用现状和目前光纤布拉格传感器可复合使用、波长编码的独特优点,本文提出采用捷联惯导系统与分布式光纤布拉格光栅组成对船舶结构进行变形测量和健康监测的设计方案,分析了可行性,并建立了由捷联惯性系统和光纤布拉格传感器组成的光电多传感器初步测量模型.     

传感器融合最优几何配置

论文推导了基于误差几何稀释度的传感器-目标相对几何测量矩阵(MOM)。为了解决平台布站问题引入了最大似然估计。建立误差精度分析线性测量模型推导GDOP MOM。传感器-目标几何关系函数GDOP MOM将传感器测量误差和目标位置误差关联。为了验证GDOP MOM对融合系统的影响,计算了纯方位测量传感器-目标几何配置的GDOP函数关系并计算最小GDOP和相关的特定目标-传感器集合关系。GDOP MOM是通用的,可进一步应用于其他传感器系统和融合算法。