基于Cortex-M3的组合罗经显控软件的设计与实现

为解决传统光纤陀螺罗经系统价格昂贵的问题,利用低成本的光纤陀螺罗经和双天线卫星定位定向系统组成组合罗经的主罗经单元成为重要措施。组合罗经显控单元的主控芯片采用基于Cortex-M3的LPC1768,为了减少大量代码的编写、缩短软件开发周期,屏幕选用迪文串口屏,通过串口接收主罗经发来的报文,将船舶航向以罗盘图片的方式在屏幕上实时显示出来。同时,为了方便不同的用户使用,设计了3种显示模式:罗经模式、航向模式以及导航模式。经实船测试,该显控软件的设计可行且能够满足航行要求。

基于虚拟现实技术的船用陀螺罗经实验教学模式研究

船用陀螺罗经是重要的航海仪器设备之一,其价格比较昂贵,频繁开关机器会减少设备使用寿命,且船用陀螺罗经主罗经内部的结构无法被直观看到。利用虚拟现实技术,采用虚实结合的船用陀螺罗经教学模式,学生能够清楚明了地认识主罗经的灵敏部分、随动部分和固定部分等部件,有利于学生理解船用陀螺罗经的工作原理,同时,可调动学生参与实验课程的主动性和积极性,提高学生的创新精神和实践能力。

四旋翼飞行器姿态航向参考系统设计与实现

姿态航向参考系统(AHRS)是飞行器的关键载荷,决定了飞行器的飞行安全性与稳定性。为了给四旋翼飞行器控制提供可靠的姿态和航向反馈,设计并实现了基于多传感器数据融合的航向姿态参考系统。系统采用NXP公司的LPC1768嵌入式处理器作为导航计算机通过数字接口接收各个导航传感器(加速度计,角速率陀螺,电子罗盘)的数据并通过卡尔曼滤波完成数据融合和姿态解算,然后输出姿态和航向信息。最后,分析对比四旋翼飞行器搭载该姿态航向参考系统进行飞行验证记录的卡尔曼滤波处理的姿态数据和未经处理的姿态数据,结果表明所设计的姿态航向参考系统能够给四旋翼飞行器的姿态和航向控制提供可靠的姿态和航向反馈,提高四旋翼飞行器的姿态和航向控制精度,提高和改善四旋翼飞行器的姿态和航向稳定性。

模糊故障树分析在电罗经故障诊断系统中的应用

电罗经是舰船上必备的导航装备,能够向其他设备提供精确的航向信息。但是电罗经结构复杂,引起设备不能正常运行的故障发生的概率又具有不同层次的模糊性、不确定性,难以直接进行准确判断。一旦出现的故障不能及时排除,将会严重影响航行。本文简要的介绍了模糊集理论,并针对某型电罗经故障发生概率具有模糊性和不确定性的特点,将模糊集理论引入故障树分析,并对电罗经各个环节发生故障时所遇到的各种模糊信息进行了科学的、定量的处理。试验证明,该方法能够解决传统故障树分析不能处理同时存在随机不确定性和模糊不确定性的故障事件的问题。

车载动中通伺服系统关键技术的研究

分析了车载动中通伺服系统的工作环境和特点,详细介绍了在车载动中通设计过程中所采用的关键技术。通过图表和公式分别对捷联惯导、电子罗盘的工作原理以及在车载动中通伺服系统中的应用进行了阐述,指出了两种天线座架形式的不同工作区域以及产生跟踪盲区的机理。

电罗经测定方位角的校准方法及其误差分析

介绍电罗径测定方位角的基本原理,阐述海洋工程中电罗径校正的步骤和注意事项,给出计算公式。分析直接法对电罗径校准产生的误差,提出利用天文测量手段测量船舶方位角的最有利观测条件。

垂直陀螺180°回转伺服变结构PID控制

为减小垂直陀螺仪的漂移,提高平台罗经系统精度,设计了垂直陀螺180°回转伺服控制系统,采用变结构PID校正网络和角速度数字控制器,实现垂直陀螺仪精确角位置伺服控制和接近匀速的回转．实验结果表明,采用变结构比例、积分、微分(PID)控制方法,可以使旋转机构在0°和180°位置精确定位,有效减小陀螺仪漂移．在对系统动态性能要求不高的情况下,该方案能将稳态绝对误差控制在30″以内,满足设计精度要求．

传感网式罗经航向数字复示与方位测量系统设计

为降低能耗及制造成本,提高便携性和驾驶台集成度,通过对船用陀螺罗经信号转化、IEC61162(船用仪器数字接口IEC标准)和角位移数字测量方法的研究,提出利用陀螺罗经数字输出与以角度传感器为基础的数字化舷角测量终端相结合的航向复示与方位测量系统.该系统给出利用串口通信采集罗经航向数据的方法,滑阻式角度传感器数据输出方法,航向及电子方位线虚拟仪表设计方法、误差补偿与标定方法以及数据有线及无线网络共享方法.样机实测结果与传统机电分罗经测量结果比对,精度高于直接测读结果;该方案对数字化罗经工程实现具有一定的参考价值.

数字式快稳陀螺罗经设计初探

就如何缩短现有船用陀螺罗经的稳定时间和提高指向精度与稳定性进行探讨。利用现代高精度倾角测量技术,通过数学建模和计算机软件模拟的方法,在陀螺罗经启动后短时间内计算出陀螺仪主轴稳定指北的位置,并对计算结果的精度进行了分析和评估。

ADCP与光纤陀螺罗经组合导航

为了实现声学多普勒流剖面仪(ADCP)的航海导航定位功能,提出了ADCP与光纤陀螺罗经进行组合导航的方案,研究了利用光纤陀螺罗经辅助ADCP进行导航定位的方法,分析比较了ADCP独立进行航位推算和光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的精度。试验结果表明,光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的定位精度至少提高1倍以上,其定位精度可以达到150m/h,能够满足航海导航定位的要求。

电罗经数字化转换器的研制

对电罗经信号转换为符合NMEA0183航海标准的数字通信信号的转换器进行了设计和开发,重点对转换器的总体方案、ATmega48单片机资源配置、解调电路和电源电路进行了设计;分析了转换器内部的数据流,在此基础上对转换器的主程序进行详细设计。

可靠性技术在航海型罗经电源中的应用

为航海──Ⅲ型陀螺罗经配套研制的中频大功率三相正弦波脉宽调制电源系统，由于采用了成熟技术和可靠性设计措施，具有整机性能稳定、工作可靠、效率高、负载能力强等优点。该电源也可用于其他功率较大的中频供电场合。

微型导航系统中的陀螺漂移在线标定及补偿方法

为了提高由MEMS惯性器件构成的微型导航系统的姿态、航向测量精度,提出了在线标定和补偿陀螺常值漂移的方法.首先将倾角传感器SP5003测量的水平姿态与MEMS惯性系统测量的水平姿态进行信息融合,同时估计出2个水平陀螺的常值漂移,在得到精确的水平姿态基础上,将MEMS惯性系统与电子罗盘HMR3000进行组合,在线估计方位陀螺常值漂移,以提高系统的方位测量精度.在三轴摇摆台上的试验结果表明,该方法能快速地估计出3个陀螺的常值漂移,补偿陀螺漂移后的组合导航系统能较好地跟踪水平姿态和航向的变化,60 s内最大误差小于0.5°.

一种长寿命高可靠低噪声船用电控罗经的设计技术

介绍了单片机控制技术、三相脉宽调制技术、可靠性设计技术、轴承净化技术和降噪技术在电控罗经设计中的应用，这对提高国产船用电控罗经性能具有重要的参考价值。

悬臂掘进机自动导向和定位技术探索

介绍了掘进机自动导向和定位技术,分析和比较了基于全站仪、陀螺仪、电子罗盘、激光导向仪和视觉检测等的掘进机自动导向和定位技术的原理和特点,得出了如下结论:(1)基于陀螺仪和电子罗盘的自动导向和定位技术可实现自主导航,其它方法则需要给定参考坐标系;(2)以倾角仪作为俯仰角和横滚角检测传感器的装备技术更适合于水平巷道导向;(3)以巷道指向激光为参照系的方法更易于同煤矿现有自动导向和定位方式相结合。

一种在较大初始数学平台误差角下提高AUV导航精度的新方法

如果发射冲击很大或者初始对准时间很短,可能导致自主水下航行器(AUV)中捷联惯导系统(SINS)的初始平台误差角比较大,特别是方位误差角大时,它成为影响AUV自主导航精度的重要因素。发射后利用捷联惯性测量组件(SIMU)和多普勒测速仪(DVL)的采样输出,同时实施航位推算(DR)和捷联罗经对准(GA)2种算法。当GA在短时间内水平调平后,直接修正DR的水平姿态角;当GA方位对准基本收敛后,计算GA方位与DR方位之间的方位误差,并借助于航迹相似性原理修正DR的方位角和位置,从而提高后续阶段的AUV导航精度。仿真结果表明,该方法可以修正由初始平台误差角造成的定位误差,但对与DVL有关的定位误差无效,修正后AUV定位误差下降到不修正的19.8%。

光纤陀螺罗经及其发展和应用

介绍了光纤陀螺罗经的基本原理和构造,对其优缺点做了阐述,描述了光纤陀螺罗经的发展过程并对未来发展及应用前景进行了展望;同时,分析了光纤罗经的主要误差源及影响光纤罗经的精度因素,并提出了减小误差的措施。

基于单片机技术的数字电罗经系统

介绍了数字电罗经系统中的轴角 -数字转换硬件系统及软件编程方法 ,并将其应用于绞吸 /斗轮式挖泥船上 ,实船使用表明系统可靠 ,效果良好。

卫星罗经的原理及其应用

罗经是为船舶提供航向的航海仪器,在比较了陀螺罗经和磁罗经不同特点的基础上,介绍了一种新的指向仪器—基于GPS接收机的卫星罗经的系统组成、工作原理及其应用。

陀螺罗经现状和发展趋势及对未来的应用展望

介绍陀螺罗经由机械陀螺向光学陀螺的发展历程,重点介绍了激光陀螺罗经和光纤陀螺罗经的性能、优点,并结合国内外光学陀螺罗经的研究现状对其进行具体阐述,然后对光纤陀螺罗经成为未来主流导航用罗经作了预测,并对光纤陀螺罗经的应用前景进行展望。