基于OPC技术的DPS多传感器在线实时数据的采集与滤波

针对船舶动力定位多传感器实时数据在不同设备间共享困难以及采集到的数据波动较大,引起控制器频繁动作,导致船上执行机构频繁调整,增加其机械磨损等问题,本文采用OPC技术,使用VC++编程,实现了上位计算机、主控制器、传感器之间可靠、高速的数据通讯,同时实现实时数据在线滤波,使滤波后的数据满足工程运用的需要。

基于GPS/DR的地图匹配方法的研究与实现

研究了地图辅助定位技术在GPS/DR组合定位系统中的应用,给出了一种基于D-S证据推理的地图匹配算法,该算法通过对车辆轨迹与数字地图模块提供的路径相比较,把基于各种传感器的车辆位置与道路网络联系起来,并通过匹配过程来确定车辆关于地图的最大可能位置。仿真实验结果表明,应用该地图匹配算法能够有效的提高组合定位系统的定位精度、减小误差、改善对航线的跟踪质量。

3-RSS/S并联机构位姿误差的数值分析方法

位姿精度是机构的重要性能指标,也是并联机构结构分析的难点之一。针对在3-RSS/S并联机构误差分析中采用全微分方法忽略高次项会使精度下降的问题,提出采用数值分析的方法来研究位姿误差:基于逆向运动学模型,通过不含误差的机构尺寸参数进行逆解计算,得出机构的输入参数;基于正向非线性运动学模型,以原姿态角作为迭代初值,计算出包含误差时的动平台末端姿态,进而计算出位姿误差;根据设定的误差源分布规律,基于蒙特卡洛方法随机生成机构尺寸参数的误差,计算得到位姿误差的分布规律;遍历整个工作空间,得到位姿误差在整个工作空间中的数字特征值与分布规律。通过三维建模方法验证了数值计算的正确性,通过算例验证了该方法的可行性与有效性,为3-RSS/S并联机构的精度研究奠定了基础。

GPS误差对船舶定位的影响及措施

G PS技术是航运业常用的船舶定位辅助技术,有了G PS技术的支持,船舶的动态和静态定位就有了精度上和效率上的基础,对船舶运输行业有着显著的提升作用。本研究以G PS技术在船舶定位工作应用为中心,研讨了G PS技术误差产生的来源,列举了G PS技术应用于船舶定位的主要形式,分析了G PS技术各种误差产生的主要原因,提供了测伪距误差控制、正确选星、实时差分定位等措施,希望为提高G PS技术船舶定位应用效果有所帮助。

ATLAS定位系统静态精度检测及摇摆影响的处理

本文对长江航道局从德国引进的ATLAS极坐标定位系统的静态定位精度的检测进行了研究。提出了有效的检测方法,对其静态测角测距精度进行了检验,指出了影响静态精度的主要误差源,提出了控制误差影响的有效措施。本文认为装载ATLAS定位系统的船体因摇摆而产生的偏差是影响静、动态定位精度的外部主要误差源。提出了摇摆偏差改正数学模型,分析了影响改正数的精度的各种误差,并提供了改正算例。结合ATLAS的动态定位精度,依据不同比例尺的水下地形图的精度限差,对于为保证测图精度而如何最优控制摇摆偏差的问题进行了探讨,提出了有效措施。

Robust Fuzzy Sampled-Data Control for Dynamic Positioning Ships

A robust H∞sampled-data stabilization problem for nonlinear dynamic positioning(DP) ships with Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy models is discussed in this paper. Input delay approach is used to convert the sampleddata DP ship system to a fuzzy system with time-varying delay. Adequate conditions are derived to determine the system's asymptotical stability and achieve H∞performance via Lyapunov stability theorems. Then, the fuzzy sampled-data controller is obtained by analyzing the stabilization condition. Simulation result shows that the proposed method and the designed controller for a DP ship are effective so that the DP ship can maintain the desired position, heading and velocities in the existence of varying environment disturbances.

海上工程船施工定位精度提高的方法研究

某石油企业的海上工程船在使用过程中存在定位精度不足的现象,平均误差达到2.55m,影响了海上作业的效率,导致施工船需要频繁调整位置。为了解决该问题,研究过程建立了工程船动力定位的数学模型,分析了相应的定位原理,系统性地排查可能引起定位偏差的原因,最终确定误差主因为电罗经的安装角度。根据天文观测的原理,使用全站仪修正电罗经的安装角度,经过实测,工程船的平均定位误差下降至0.5m,达到了预期效果。

船位误差对外弹道测量及定轨精度的影响

为了分析航天测量船船位误差对船载外测数据的影响,从理论上推导了船位误差对外测数据影响的数学模型,在此基础上,通过数据试算定量分析了船位误差对外测定轨结果的影响。结果表明:船位误差对仰角的影响可以忽略,对斜距的影响范围为定位系统的精度,对方位的影响与观测距离和观测仰角有关;对定轨结果的影响随着观测距离的增加而减弱,在距离较近的情况下是一项不可忽略的误差源。

惯性导航系统动基座对准对舰舰导弹捕捉概率的影响

采用惯性导航系统的舰舰导弹作为海战场最重要的攻击武器,能否快速准确地在舰艇上对导弹捷联惯性导航系统进行初始对准,是影响舰舰导弹捕捉概率的重要因素。动基座对准误差导弹捷联惯性导航系统作为的初始误差,会随着工作时间增长不断累加,导致末制导雷达开机时导弹散布误差和航向误差角不断增大,将致使末制导雷达的捕捉概率下降。基于动基座初始对准误差对导弹飞行控制误差的影响,以目标位置误差圆分布为基础,建立舰舰导弹捕捉概率计算模型,通过不同条件的参数设置,仿真计算出某型舰舰导弹动基座初始对准误差对目标捕捉概率的影响。结果表明捕捉概率近似线性下降,下降值约为静基座对准时的4.2%~6.5%.

船载经纬仪数据处理

为了保证船载经纬仪的测角精度,补偿站位及船摇误差,分析了船载设备的姿态数据对测角误差的影响并建立了船摇误差模型。根据该模型提出了设备标定及测量方案,并给出了船载设备站位修正及事后数据处理方法。首先,建立船摇误差模型,分别给出航向、俯仰及横滚测量误差对设备方位角和俯仰角的影响公式;结合测量设备指标及任务要求,制定了标定及测量方案,给出了设备能够保证精度的测角范围。然后,提出了在船载设备特殊使用环境下,站位数据的测量方法及相应的站位船摇修正算法。最后,说明了船载光测设备的测量数据事后处理方法。实验结果表明,在船载精确姿态测量系统最大误差为航向角1.2',纵倾角24″,横倾角24″的条件下,设备的测角误差均方根为方位≤57″,俯仰≤34″,基本达到了在该测量条件下的理论最优测角精度。

交流伺服系统位置跟踪误差

首先提出采用比例和位置前馈复合控制的位置闭环调节器。位置前馈工作在完全补偿状态时,实现了恒速运行时间段内和定位结束后的稳态位置跟踪零误差。但由于目前广泛使用的梯形给定存在加速度突变,增大了动态位置跟踪误差,所以提出采用S曲线位置给定,避免加速度突变,可以大大减小动态位置跟踪误差。最后分析了负载变动对位置跟踪误差的影响,并提出了消除这种影响的途径和方法。仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。

采用现在点射击方式的反舰导弹捕捉概率计算模型

采用前置点射击方式的反舰导弹，在计算射击诸元时，需要目标运动参数，但采用现在点射击方式的反舰导弹，在计算射击诸元时，不测定目标运动要素，不计算导弹自控飞行时间内目标的运动。因此，必须要建立采用现在点射击方式的反舰导弹的捕捉概率计算模型。在把反舰导弹飞向目标过程中的主要误差综合为目标指示精度和侧向偏移两类误差基础上，把目标机动范围、目标指示精度误差作为圆分布来处理，利用解析方法，建立不同误差条件下反舰导弹捕捉概率的计算模型。对高亚声速反舰导弹的捕捉概率进行了仿真，按照捕捉概率的战术标准，得到了对反舰导弹不同发射距离条件下几个参数的要求。

航天测量船测量设备方位取齐误差分析

简要介绍了航天测量船测量设备方位取齐方法,分析了方位取齐的主要误差因素,提出了减小方位取齐误差的措施。就测量船现状而言,从大地测量成果的提供到标校结束期间船置平度的变化及经纬仪方位甲板零位的标定误差,是影响方位取齐精度的主要不可控因素。方位取齐误差的存在降低了测量船的姿态测量精度,其程度不仅与方位取齐误差有关,而且与船舶摇摆的幅度有关,这从另一角度说明了较好的海况对提高海上测量精度是有利的。

舰船磁场磁偶极子阵列建模与分析

针对舰船磁场建模问题进行研究,利用磁偶极子阵列对舰船磁场进行建模,并对舰船磁场磁偶极阵列模型的适用性进行分析。首先,建立舰船磁场磁偶极子阵列模型,将舰船磁场等效为一列均匀分布在舰船吃水面中线上的磁偶极子阵列模型;然后,基于磁偶极子阵列构造了舰船磁场建模数学模型,给出了磁偶极子阵列模型求解方法;最后,提出了舰船磁场磁偶极阵列模型适用性分析方法。对三种不同舰船船模进行了建模试验,计算不同偶极子个数的磁偶极子阵列模型的建模相对误差,得到舰船磁场磁偶极子阵列模型的建模规律,试验结论为舰船磁场建模和水中兵器的被动磁定位研究等工程应用提供了磁偶极子阵列模型选择参考依据。

针阀体座面形位误差及表面粗糙度的精密测量

研制了针阀体座面（内圆锥面）形位误差及表面粗糙度的专用测量系统，该系统由直角弯头测杆、柱面全息衍射光栅位移传感器及气浮式精密回转工作台等构成，传感器的分辨率为０．００５μｍ；整个测量系统的精度用标准半球进行校验，测得圆度误差仅为０．１６３μｍ。

PVT插补及位置伺服变加减速处理

介绍了变加减速结构及其控制原理,分析了稳态和动态位置误差产生的数学模型,给出了位置误差的计算公式和补偿方法。运动控制为两级运动插补模式,在S形曲线加减速作为粗插补计算的基础,设计实现了基于PVT精插补模式的运动控制算法。

移动互联技术在多船舶通信目标定位中的应用

船舶通信目标定位为船舶导航、避障等提供技术支持,为保障船舶通信目标定位较为准确,研究移动互联技术在多船舶通信目标定位中的应用方法。该方法利用基于移动互联技术的相邻船舶通信节点距离计算方法,获得船舶通信节点距离后,通过计算船舶通信节点距离与距离误差之间关系,并对其求导后得到距离误差补偿量,对多船舶通信节点距离误差实施补偿。以补偿结果为基础,使用基于单移动信标的多船舶通信目标定位方法实现多船舶通信目标定位。实验结果表明,该方法可有效计算船舶通信节点距离并对其误差进行有效补偿,并在不同多船舶环境情况下有效对通信目标进行定位,具备较好的应用效果。

再论N条等精度相关位置线的广义最小二乘船位问题

根据最小线性方差估计理论证明了广义最小二乘船位就是最小线性方差估计船位，同时从最小线性方差估计船位精度提高的相对比率的角度，进一步讨论了船位相关误差三角形的处理问题。

两方位定位时船位标准差问题

分析了两方位定位时船位标准差问题,并指出当观测船位位于被测物标连线的中垂线上,离被测物标连线的距离约为0.35d时,船位标准差有最小值0.92m_Bd,这时两物标的方位差约等于109°.5。同时建议:两方位定位时,物标的方位差应不小于50°,且不大于150°,区域“Q”是较为合理的两方位定位区域。在该区域内,船位标准差在(0.92～2.00)m_Bd。

基于改进无迹卡尔曼滤波的动力定位系统状态估计

动力定位(DP)船舶状态估计的准确性是影响其在海面上沿期望航迹运行或位置固定的关键因素。在DP状态估计研究中,当遇到观测噪声反常或噪声协方差与算法不符等情况时,无迹卡尔曼滤波(UKF)无法调整算法参数以适应海洋环境的变化,严重影响着状态估计的精度。鉴于此,提出一种基于误差序列协方差估计的自适应UKF,利用观测变量残差更新观测噪声协方差矩阵R。设计基于自适应UKF的状态估计器,对DP船舶纵荡、横荡和艏摇3个重要状态变量进行估计。数值仿真结果表明,提出的自适应UKF能明显降低纵荡、横荡和艏摇3个状态变量的估计误差,状态估计的准确性和滤波平滑性均优于传统UKF算法。