系泊状态舰载捷联惯导初始对准算法设计

系泊状态下舰船因风浪影响而产生摇摆,陀螺输出信息中信噪比很低,地球自转角速度信息难以提取出来,从而给舰载捷联惯导的初始对准带来困难。针对这一问题,研究了摇摆状态下捷联惯导系统的初始对准技术,基于舰载武器特点建立了捷联惯导系统在系泊状态下的误差模型,采用卡尔曼滤波和自适应滤波进行精对准,并根据摇摆频率与地球自转角速度频带的不同设计了巴特沃思低通滤波器对惯性器件的输出信息进行预滤波,从而一定程度上隔离舰船晃动。理论分析和仿真结果表明,该方案能有效地解决舰船系泊状态下捷联惯导系统的初始对准问题,而且具有较高的精度,研究结果对舰载捷联惯导初始对准具有一定的参考价值。

系泊状态下舰载导弹自主式初始对准研究

风浪波动及人员走动等因素给系泊状态下舰载导弹的初始对准带来困难 ,同时惯性测量组件安装位置与船体摇摆中心不重合所引起的杆臂效应误差又严重影响对准精度 .为了解决问题 ,采用参数辩识法来提取姿态角误差时间二次多项式中的诸系数 ,从而确定陀螺漂移及姿态角误差 ,并提出一种在摇摆基座上补偿捷联惯导杆臂效应误差的有效方案 .理论分析和仿真计算结果表明

系泊状态下捷联惯导自对准算法

系泊状态下,陀螺仪与加速度计的输出会受到角运动与线振动的干扰。为此,该文在姿态求解方法(Wahba)初始对准方法的基础上引入隐式马尔科夫模型卡尔曼滤波(HMM/KF),由角运动和线振动引起的干扰经过HMM/KF滤波器被滤除。与传统数字滤波器采用先验固定截止频率相比,该方法具有更强的自适应性。利用海上实验对比分析引入HMM/KF滤波的对准结果,研究结果表明,该方法不需进行粗对准,能在系泊状态下快速实现自对准。

系泊状态舰载捷联惯导系统的全参数在线标定

为了满足在舰标定的需求,提出了一种舰载捷联惯导系统在系泊状态下的全参数在线标定方法。首先建立了陀螺和加速度计的输出误差方程。然后给出了误差参数标定Kalman滤波模型,该模型以陀螺和加速度计零偏、安装误差、标度因数误差等24个误差量为状态量。设计了低通滤波器从捷联惯导解算速度中获取速度解算误差作为量测量。设计了一种合理的标定路径,提高了状态量的可观测度。通过对IMU转位数据进行导航滤波处理,估计出全部参数。仿真试验和实物摇摆试验表明,该方法能够准确地估计出全部参数,具有工程实践价值。

光纤陀螺捷联惯导系统艇上系泊状态自标定方法

从实际工程使用角度出发,提出了一种在系泊状态下的系统级自标定方案,避免了惯导系统在艇上的反复拆装。提出的系统级标定方法设计了15位置转位方案,可以通过Kalman滤波对陀螺仪和加速度计的零次项误差,标度因数误差,安装误差进行精确估计,除了对以上误差参数的估计外,对影响导航精度的内杆臂参数和加速度计正负通道非对称误差也可以进行估计。并根据系泊状态的特殊晃动环境,设计了零相位延迟的低通滤波器从惯导系统的速度解算中得到速度误差,保证了惯导系统在不依赖外界输入条件下完成自标定任务。仿真及实验结果表明,该方法能在系泊状态下准确估计出全部误差变量,且与静基座标定结果相符,具有实际应用价值。

系泊定位状态下半潜式浮体波浪爬升性能试验研究

随着深海油气田的快速发展,新兴的浮式生产系统,尤其是半潜式平台,由于具有性能优良、运动响应小、工作水深适用范围广、抗风浪荷载能力强等优点,在工程实际中得到快速的发展。在半潜式平台设计过程中,气隙和斜浪作用下的波浪爬升问题对其安全性能的影响至关重要。通过采用系泊定位状态下的四立柱半潜式平台进行波浪爬升实验,对平台不同位置进行全方位的监测,而后对测量数据进行分析,得出关于海浪对半潜式平台气隙响应的影响和相关规律,为半潜式平台的设计提供参考。

沉埋式海底隧道管段海上系泊水动力性能分析

沉埋式海底隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及缆索受力,影响其水上施工的安全性和经济性。以一管段系泊工程为例,利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊数值仿真计算模型,首先对系泊系统进行频域分析,然后在时域内考虑JONSWAP波浪谱和水流联合作用,研究环境载荷方向、环境载荷组合方式等因素对系统运动响应及缆索受力的影响。结果表明:管段在高频区域内稳定性较好,响应幅值很小;水流对管段的运动响应影响很大;当环境力以60°入射管段时,管段的系泊缆张力最大。

系泊自升式钻井平台运动响应试验研究

通过不规则波、流、风对系泊状态时自升式钻井平台作用的试验研究,着重分析了环境荷载方向和载量变化对平台运动响应的影响。研究发现系泊状态时自升式钻井平台主要的运动量为横荡、纵荡、回转;钻井船运动量与环境荷载作用角度有关,环境荷载角度112.5°是平台系泊时运动最大响应角;各运动量的最大值均出现在平台满载状态。

基于速度阻尼的双轴旋转式激光陀螺捷联惯导标定方法

惯性元件参数的长期稳定决定着惯导系统的精度,目前对于激光陀螺捷联惯导系统(RLG-SINS)主要是采用系统级旋转调制技术来实现高精度导航能力,同时系统级旋转也提高了初始对准精度以及惯性元件误差的可观测性。针对激光陀螺惯导系统惯性元件误差项的特点,同时结合分立式标定与系统级标定各自的优势,设计了一种水平阻尼模式下的Kalman滤波方案,利用双轴旋转机构,通过观测导航位置误差来实现初始对准以及部分惯性元件误差参数的标定,可以有效地减小惯性元件逐次启动误差对导航精度的影响。仿真结果表明,系泊状态零速度阻尼模式下工作4 h,可以标定出石英加速度计标度因数误差、零偏与激光陀螺零偏,共计9项误差参数。加速度计零偏估计误差小于2%,陀螺零偏估计误差小于8%,误差估计精度满足高精度惯性导航要求,该方法具备一定的工程实用性。

单立柱张力腿平台水动力性能试验研究

通过耐波性水池进行单立柱张力腿平台(简称SCTLP)在系泊状态下的运动特性,以及张力筋键受力情况的试验研究。试验分别在规则波和不规则波(长峰波和短峰波)中进行,浪向选取180°。根据水池深度,模型试验采用1∶87.5的缩尺比进行全水深模拟,并对风力和流速进行了模拟。通过试验,获得较为丰富的试验数据,能很好地分析SCTLP的运动特性。

环境条件对惯性导航系统精度的影响

惯性导航系统在舰船上动态条件工作时,其性能与在实验室中静态条件工作时相比往往出现大的变化,而这些变化又大都与环境条件有关,本文根据实船调试经验,就有关环境条件(如摇摆、航向变化、振动以及电气干扰等因素)对惯性导航系统精度的影响作一讨论。

半潜式拆解平台的运动响应分析

随着海上石油平台逐步进入报废期,将其安全拆解变得越来越重要,对拆解平台的研究成为海工研究的重要方向。以一艘半潜式拆解平台为研究对象,采用数值分析的方法建立了拆解平台的数值仿真分析模型,分析不同工况时风、浪、流等环境载荷作用下平台的运动响应。借助水动力分析软件AQWA,对考虑吊重作用的系泊状态下的平台进行时域分析。结果表明:吊重的存在对平台的运动响应会产生一定增大作用,系泊缆的加长(系泊缆长度1500m)更利于平台的稳定。

襟翼舵的水下安装工艺介绍

通过对襟翼舵在系泊状态下安装工艺的介绍,引进了"舵系水下安装"的概念,为船舶舵系在水中浮态状况下进行拆修保养提供了一种可供借鉴的简易方法。

舰船机械噪声主要传递路径研究

随着我国船舶工业的蓬勃快速发展,舰船设计与建造工艺的日新月异,使得国家对于舰船精品工程越来越重视,舰船振动及由振动引起的噪声作为水声场中的关键技术指标而备受瞩目,从而其振动噪声的测试工作也受到了广泛关注,而如何正确选择与安装振动传感器及振动测点的优化设计,是舰船振动测试中首先要考虑的问题。本文基于舰船机械设备振动能量的主要传递过程,分别从设备和传递路径两方面讨论了振动测点的优化方案,并依托某舰船码头系泊状态下的振动噪声综合测试试验,开展1#和2#电机组的单独开启试验,利用分布式传递系数方法和整体传递系数的方法分别计算1#和2#电机振动至声的传递系数,研究结果表明,利用设备某一基座与辐射噪声频谱结构的相似性可以减少舰船振动噪声综合测试试验中振动测点的布置数量,从而实现机械设备主要传递路径的识别。

基于2D-HMM/KF的捷联惯导系泊对准方法

为了抑制舰船系泊对准过程中的高频随机干扰,提出一种在惯性系对准的基础上引入2D-HMM/KF(二维隐式马尔可夫模型卡尔曼滤波)的新方法.高频随机噪声在通过2D-HMM/KF滤波器后被滤除,近似周期性的中等频率干扰通过积分运算正负基本抵消,进而提取出载体惯性坐标系下低频的重力矢量信息以完成初始姿态矩阵的获取,与传统数字低通滤波器相比该方法不存在滤波延迟问题.利用多次系泊实验分析了引入滤波前后惯性系对准方法的对准结果,研究表明:采用该滤波技术的系泊对准方法将方位对准精度提高了一倍,且具有更好的鲁棒性.