卫星定位技术在内河船舶运输安全管理中的应用

本文通过对内河船舶运输尤其是危险品运输的特点,介绍采用卫星定位技术研究开发"船舶动态安全监控系统",以实现对船舶运输的安全管理,并说明了此项技术在船舶运输安全监控领域应用的可行性。     

基于海事卫星时延和频偏的远海飞行器跟踪方法

针对海上飞行器难以实现实时安全定位的问题,研究利用海事卫星时频数据对海上飞行器进行跟踪的方法,实现主动地跟踪远海飞行器的轨迹.介绍并分析现有自适应转弯模型的缺点以及交互式多模型算法(IMM)在测量数据为时延和频偏情况下存在的问题.在此基础上提出基于时延约束的自适应转弯模型,该模型通过引入时延数据建立转弯速率估计器,估计目标可能的位置和对应的转弯速率,进而估计出目标的速度矢量.简要地介绍了频偏的计算模型以及粒子滤波算法,给出了远海飞行器跟踪的算法流程图.使用Matlab进行了二维对比分析,并使用专业的仿真软件卫星工具包(STK)搭建远海飞行仿真环境,生成仿真的飞行参数、卫星时延以及频偏等数据用以验证模型的可行性.仿真结果表明:①在测量数据为时延和频偏的情况下,传统交互式多模型算法难以适用,容易出现滤波发散;而自适应转弯模型能够很好地估计目标的轨迹,且不需要人为设置转弯速率.②使用该模型可以较为完整地得到远海飞行器的轨迹,且平均经纬度误差在0.2°以下,最大经纬度误差约等于0.8°.      

不同姿态表示方法下的姿态估计分析

在组合导航中,针对不同姿态表示方法构建的姿态估计算法在计算量和精度等方面存在性能差异较大等问题,分别对四元数无味估计器、基于修正罗德里格斯参数和高阶罗德里格斯参数所构成的姿态估计算法进行理论推导与性能比较分析。在数值实验中,比较了3种姿态估计算法在计算量和精度等方面的优劣性,结果表明四元数无味估计器精度最优,但计算量较大,而基于高阶罗德里格斯参数的姿态估计算法计算量最小,相对精度较高。     

基于罗兰C的UUV浅海导航定位技术研究

罗兰C工作于长波波段,具有一定的海水穿透能力,为UUV的水下导航定位提供了途径。在设计并实现罗兰C全向磁天线的基础上,通过对罗兰C信号传播场分量的分析,认为水下采用磁天线接收水平磁场信号是UUV的最佳选择,在此基础上,结合场强预测的布雷默曲线和水中信号衰减规律,仿真计算了罗兰C信号在不同距离、深度上的磁场场强和水下磁天线所能感应的电压值。利用所设计的磁天线,开展了水下接收罗兰C磁信号的实验,结果表明在表层水域(深度小于5米时),UUV利用罗兰C进行定位导航是可行的。     

水下航行器组合导航蔽障控制器的设计与实现

为了提高水下航行器的蔽障性能,进行组合导航蔽障控制器优化设计。针对水下航行器导航中容易出现横滚误差的问题,提出一种基于横滚小扰动误差补偿的组合导航蔽障控制算法,构建水下航行器组合导航蔽障控制对象模型,进行控制约束参量分析,设计组合导航蔽障的运动方程和控制目标函数,采用小扰动误差补偿方法进行横滚误差抑制,提高控制精度,在纵向运动的弹道模型下实现控制器的优化设计。仿真结果表明,采用该控制方法进行水下航行器组合导航蔽障控制的误差较小,收敛性和鲁棒性较好,性能优越。     

差分GPS技术在船舶定位和导航系统的应用

全球定位系统(GPS)在定位和导航系统中占据了重要地位。本文为解决传统的GPS定位导航中的系统误差和偶然误差,利用差分技术进行误差修正。首先阐述差分GPS技术的原理,然后设计基于此技术的船舶定位和导航系统,最后进行仿真实验。实验结果表明,差分GPS技术在船舶定位和导航方面精度高,可行性强。     

水下机器人科学考察技术应用

水下机器人是重要的水下装备移动载体,可搭载操作机械、样本采集装置和环境传感器等装备以实现多样化的海洋科考任务.本文从水下机器人的类型、导航控制、环境感知、数据采集和样本采样等方面进行概括,分析水下机器人在海洋科考领域的应用技术,展望水下机器人的发展.     

基于物联网的高精度船舶导航系统设计

为解决RTK船舶导航系统定向能力较差、目标定位精度较低等问题,设计基于物联网的高精度船舶导航系统。通过物联网传感器电路设计、导航信息采集模块设计2个方面,完成新型导航系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,按照导航数据采集与预处理、数据精度解算、导航任务分配的物理操作流程,完成新型导航系统的软件运行环境搭建,结合硬件执行条件,实现基于物联网高精度船舶导航系统的顺利运行。对比实验结果表明,与RTK导航系统相比,应用新型高精度导航系统后,船舶定向能力得到稳定提升,目标定位精度的最大值也不再低于理想极值85.21%。     

船用无线电导航仪器发展概况

当代海员导航方法,除了传统的推算导航、陆标导航及天文导航之外,发展得较快的是无线电导航。无线电导航是利用电波在空间速度最快而干扰最小的传送和接收来测定目标、确定船舶与目标的距离,引导船舶安全航行的。从无线电波动方式来分,有振幅系统、相位系统、时间差系统以及频率系统。按作用距离分,则有近程导航系统、中程导航系统、远程导航系统以及超远航导航系统。为了提高导航精度及其可靠性,又提出了组合导航,它把各种导航设备的接收信息,通过传感器输入到电子计算机中