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。     

罗经回路在船用航姿系统中的应用与工程实现

由惯性导航原理的特性可知,纯惯性无阻尼航姿系统的误差将出现明显的周期性振荡,并随时间发散,如水平姿态误差体现出傅科周期调制舒勒周期振荡,方位误差体现出地球周期振荡.若在水平回路中加入阻尼网络,可使其舒勒周期振荡衰减,傅科周期振荡也将随之消失,再加入方位阻尼,就能完成内全阻尼网络的设计.文章将平台精对准中罗经回路的思想引入到捷联航姿系统中,并通过改变原有航姿算法以达到内全阻尼的目的,最后的数字仿真结果表明,该新算法可使航姿系统不依赖任何外部信息就能使姿态精度得到提高.     

MEMS航姿测量系统在航海领域的设计研究

航姿自动测量系统是当前船舶的重要助航设备之一,对于船舶的航行安全,自动驾驶等,具有重要的意义。针对当前航姿自动测量系统成本高,复杂性高的问题,本文提出一种基于低成本MEMS惯性和磁传感器的姿态和航向参考系统(AHRS),研究其在船舶航行领域中的应用,设计航姿测量系统中航向、姿态测量的数学模型。并通过实验证明提出的方法能够保持较高的工作稳定性和有效性。     

数据采集编程实现

水平基准对舰船定位起着重要和关键的作用，水平基准的精度直接决定了舰船定位的精度，并且舰船定位精度与水平基准的精度相当。准动态水平基准满足舰船振动频率、振幅、摇摆周期、幅度等要求，本文介绍基于准动态水平基准电路的数据采集编程实现。     

舰船GPS航资测量技术研究

本文介绍了全球定位系统（GPS）在舰船航姿测量系统中的应用及发展简史，重点论述了应用GPS载波相位差技术进行航向姿态解算的原理，存在的主要问题及解决方法，最后指出了利用GP系统与惯性导航系统相结合，研制导航和定姿一体化，微型化的综合智能系统这一发展前景。     

航闸养护数据采集系统的研发与应用

为解决航闸养护数据采集、汇聚难的问题,本文在分析京杭运河苏北段航闸养护数据采集现状的基础上,总结了目前存在的问题和需求,构建了航闸养护数据采集系统的总体设计方案,并对系统的具体应用进行了相关研究。     

舰船航姿发送系统的数字化改进设计

随着现代惯性导航设备（特别是捷联导航设备）的发展,惯性测量单元（IMU）大多以数字平台的方式存在,发送数字信号简单而方便;为兼容一些设备的模拟电机接收,对原有的舰船航姿发送系统进行数字化改进就显得十分必要了。该文提出了某舰船航姿发送系统的数字化改进设计的原理、方案和实现的一些关键措施,并列举了该系统的特点和与原系统的优势所在。     

展望捷联式惯性技术在舰艇上的应用

阐明捷联式惯性系统的特点和应用发展,介绍国内外舰载捷联式惯性系统的现状,列举现有国外产品的性能与特点,简述国产捷联式航姿系统产品。讨论捷联式惯性系统的关键技术,包括硬件和软件。最后,对发展我国舰载捷联式系统提出作者的见解。     

GPS航姿测定方案及误差分析

该文提出了用两台ＧＰＳ接收机测量同一颗卫星所得的伪距差求算舰船的航向角和姿态角的方法，推证了航向角和姿态角的计算公式。通过误差分析，讨论了影响ＧＰＳ航姿测定的各项误差，提出了ＧＰＳ航姿测量方案。     

磁阻传感器电子罗盘及其在船舶导航中的应用

本文介绍了应用磁阻传感器的电子罗盘的电路设计和数据采集、航位推算导航的动态模型，将电子罗盘数据、船的速度信息和GPS数据进行信息融合以提高导航的精度。最后探讨了低价位的电子罗盘与GPS组合导航技术在中小型船舶导航中的应用。     

基于四元素的扩展卡尔曼滤波航姿参考系统算法设计

为了优化飞行姿态信息,设计一种适用于捷联式航姿参考系统的九态扩展卡尔曼滤波算法,得到最优估计。为了验证此EKF算法的可行性和滤波效果,采用AHRS300惯性测量单元的数据进行MATLAB滤波算法仿真,把感器采集数据平滑计算后,建立精确的MATLAB算法模型作为参考。把两种结果作差比较,计算姿态角误差。从仿真结果可以看出,所设计的算法能够获得较好的姿态角精度,证明此扩展卡尔曼滤波性能良好。     

动力调谐陀螺仪漂移测试与补偿系统设计

动力调谐陀螺仪在舰船导航中仍占较大比重。为了测试动力调谐陀螺仪的性能，采用DSP设计了一套漂移数据采集与补偿的实验系统。可采用不同的数学模型算法在DSP中对数据进行实时运算，输出相应的控制信号对陀螺仪进行实时补偿。该系统既适用于陀螺仪漂移数据的采集，也可应用于对不同数学模型进行实时补偿的效果进行对比研究。     

动力调谐陀螺仪角位移测试中的数据处理技术

坦克炮控系统的性能测试关键为角位移的测试,因此,研制了基于动力调谐陀螺仪的角位移测试系统。介绍了系统组成及工作原理,并着重分析了角位移测量原理和误差,以及在线实时数据处理技术。实验结果表明：基于动力调谐陀螺仪并采用改进零点渐变算法的角位移测试系统零点漂移小,测角精度可达0．48％,完全能满足炮控系统性能测试的需求。     

船用捷联系统中DTG脉冲再平衡回路的全解耦实现

从理论上分析了ＤＴＧ的控制解耦与输出解耦具有不同同时的物理实现性。探讨了采用物理方法实现控制解耦，而用计算机对反馈电流进行处理实现输出解耦的可能性。通过理论分析，提出一个经校正的输出解耦阵，并经计算机仿真分析与实验验证表明，此解耦阵完全可以实现实时性很好的计算机全解耦。     

基于DSP的动调陀螺寻北导航系统的设计及实现

研究的寻北导航系统主要以动力调谐陀螺为敏感设备,创新地采用TMS320VC5402芯片作为主处理器构建寻北仪的计算机系统,取代通常构建系统时所用的PC机或单片机,并以CPLD为主要控制辅助组件设计并调试数据的采集、处理、输出、信息通信等硬件电路和相关软件,充分利用DSP快速运算、信息存储、逻辑判断和数据处理等能力完成多种控制任务,在实现寻北功能的同时又使系统的精度、控制和解算能力得到提升。     

单体小水线面水翼复合型高速船翼航状态运动稳定性研究

本文研究了单体小水线面水翼复合型高速船（ＨＹＳＷＡＳ）翼航状态的运动稳定性。运用航空领域中的飞行器运动稳定性理论,推导了ＨＹＳＷＡＳ翼航状态线化无因次小扰动运动方程及其特征方程,提出了基于特征根的运动稳定性评判方法及其品质指标,讨论了船舶惯性元素、运动导数以及吃水的变化对ＨＹＳＷＡＳ翼航状态运动稳定性的影响,得出了几点实用的结论,为该船型的研究和设计提供了一定的依据。     

近地、水面时的飞行器动态稳定特性数值模拟

基于非结构动态网格重构技术,采用SA模型以及VOF方法,分别对NACA0012二维翼型自由空间、近地效应以及近水面效应的非定常运动流场进行了数值计算分析,并根据建立的基于小幅度强迫振动的组合动导数辨识方法计算了各个攻角下动导数。计算结果分析表明动导数计算方法准确可靠;中小攻角下,地面与水面以管道效应影响流场,均损失了动态阻尼,柔性的水面损失更多,动导数绝对值更小;大攻角时,两者表现为阻塞效应,柔性水面下的动态阻尼增大,动导数绝对值也变大;相比地面效应,柔性的水面影响范围更广。     

船用两级双排斜齿行星齿轮系统动力学方程的建立

单级行星传动的动力学模型及方程已有很多学者研究,但大型船舶中应用的两级双排斜齿行星传动动力学方程的研究还未见报导,为此文章建立了两级双排斜齿行星齿轮系统的弯扭耦合动力学计算模型,并计及啮合刚度、啮合综合误差、阻尼等影响因素;确定了第一级星形轮系和第二级行星轮系的弹性变形协调条件;对各个子结构进行力学模型的建立,并将变形协调条件代入各子结构力学方程,从而得到了整个系统完整、实用的动力学方程。     

Numerical study on the dynamic response of a truncated ship-hull structure under asymmetrical slamming

Dynamic response of ship-hull structure under slamming has tracked widespread attention in the marine structural design. However, our understanding on the dynamic characteristics largely relies on the symmetrical slamming cases. This paper presented a preliminary numerical investigation on the dynamic response of a truncated ship-hull structure under asymmetrical slamming based on the uncoupled CFD-FE method. Asymmetrical slamming loads were predicted through combining the seakeeping analysis and CFD method. In there, three kinds of motions (vertical, horizontal and roll motions) of 2D ship sections were obtained through the seakeeping analysis and then the slamming pressure was predicted through simulating the water entry with various motions based on CFD method. The dynamic response was analyzed through finite element method. Numerical predictions including ship motions, slamming loads and dynamic analysis were validated against published experimental data and numerical calculations. The characteristics of asymmetrical slamming loads were analyzed showing obvious asymmetry in space, and the dynamic characteristic of the ship bow structure was further clarified through discussing the deformation and stress distribution. These results are useful for readers for better understanding the dynamic characteristics of the bow structure under slamming.