便携式舰船振动监测系统设计与实现

针对武器系统在海上存储、运输和作战使用时舰船振动参数测量的问题,设计并实现了一套便携式舰船振动监测系统。该系统基于PC-104总线设计,计算存储能力强,精度高,集成了高精度传感器,通过主机、传感器、电池分离的设计具备了较强的便携性,适合舰船监测环境。试验数据表明,系统可以有效采集装备全寿命周期的振动参数信息,对舰载武器装备寿命评估、健康管理、故障预测等有重要意义。     

光学遥感器光机结构热变形的高精度测量

空间光学遥感器光机结构在复杂的空间轨道热环境中会产生热变形,影响探测精度.为解决光学遥感器光机结构热变形测量问题,本文提出了基于数字摄影测量和光纤光栅传感的热变形组合监测方法;建立了具有热解耦功能的光纤光栅布局方法和变形测量模型算法,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变、温度的关系,采用实验方法标定光纤光栅应变传感器和温度...     

海面舰船时间统一方法与系统

本文针对海面舰船编队中各舰船之间需要高精度时间统一的问题,分析了各种时间传递方法的特点,结合海面舰船动态运动特点,提出一种基于微波视距链路的海面舰船之间高精度时间统一方法。研究了舰载微波双向时间传递的基本原理及系统组成,并定量分析了影响舰载微波双向时间传递的误差因素。通过理论分析和计算,舰载微波双向时间同步精度可达到1ns。该方法可为今后建立海面舰船之间的时间统一系统提供理论依据。     

基于IMU在线校准的SLAM精度提升方法研究

基于多传感器融合的SLAM算法是当前移动机器人实现精准定位和导航的关键技术之一,在分析了惯性测量单元(IMU)的系统误差会对SLAM算法的建图和导航精度影响较大,并且IMU的系统误差会随工作时间发生变化的问题后,提出了一种易于实现的IMU在线标定方法。该标定方法首先建立了IMU中加速度计和陀螺仪的误差模型。其次通过二维云台实现IMU的姿态调整。然后通过读取加速度传感器的静态数值实现加速度计的误差参数辨识。最后以标定后的加速度计输出数据和陀螺仪计算的旋转矩阵,实现陀螺仪的误差参数辨识。为验证以上标定算法的效果,文中基于标定前后的IMU分别进行SLAM建图实验,实验结果表明,基于标定后IMU的建图精度更好。     

六自由度舰船运动模拟器随机海浪谱模拟

为了测试随机海浪引起的振动对舰载设备性能和可靠性的影响,提出利用六自由度舰船运动模拟器复现随机海浪谱,对舰载设备进行环境模拟试验。针对六自由度舰船运动模拟器的实际情况,提出双闭环控制方法,利用实时正解代替输出传感器。研究了基于谱均衡和时域随机化的随机海浪谱驱动信号生成技术,并在六自由度舰船运动模拟器上进行试验。试验结果表明,该方法能在六自由度舰船运动模拟器上模拟随机海浪谱,频域复现精度达到±1 dB。     

某天线稳定平台的结构设计

舰载雷达稳定平台系统能消除舰船纵横摇对雷达天线产生的影响,雷达稳定平台的结构形式、动态特性对舰载雷达的发射精度有至关重要的影响。文中详细论述了一种两轴稳定平台的结构设计方案,通过分析稳定平台的各项载荷,计算得到稳定平台所需要的驱动功率。利用ANSYS软件对天线稳定平台系统进行有限元建模和分析,根据分析结果评判结构设计的合理性。最终,通过使用该稳定平台,成功地消除了舰船纵横摇运动对某舰载天线工作的影响。     

基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法研究及仿真分析

研究了惯性测量单元(IMU)机载安装方式对捷联惯导在线标定的影响.首先针对动力调谐捷联惯导系统的误差进行了建模和参数估计分析.以激励误差输出为目的,通过改变IMU在试验飞行器的安装位置,从理论算法角度分析了角度偏移和位置偏移两种安装方式对IMU输出的影响,提出基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法,并进行了标定后的补偿效果验证.仿真表明,该算法能有效标定出动态情况下的惯导误差参数,IMU安装方式对惯导的空中在线误差标定起到了很好的激励作用,在同等航迹要求下大大提高了标定精度.     

3毫米高强度船体结构钢薄板焊接质量提升的研究

本文主要针对多型新造舰船甲板、纵壁及上建等区域结构涉及到的3mm薄板高强船体结构钢对接焊开展研究,通过焊接坡口优化、装配间隙调整等方式,制定完整详实的焊接操作规程,最终实现3mm高强度船体结构钢薄板焊接内在质量提升和精度变形控制,为建造高质量舰船装备供技术支撑。     

空间测量定位网络的典型布局

空间测量定位系统在多站协同作用下实现测量,测站布局对系统测量精度、测量范围及使用成本影响很大.本文从wMPS网络布局和定位误差的关系入手,重点研究了测站分布几何对定位误差的影响.首先,建立了系统的定位误差模型,分析了测站单向通讯几何约束以及测站数目对改善测量精度的影响;然后,设计了两到四测站的多种典型布局形式,分析了典型布局的误差分布特性;最后,利用实验室样机对典型布局的误差特性进行了验证.实验结果表明,O_4型布局整体测量精度最高,L_3型布局对I_2型布局测量精度的增强幅度约为40％,O_4型布局对L_3型布局测量精度的提高幅度大部分处于20％以内.本文的研究为全局测量网络优化提供了有效的理论支撑.     

预测步长自调整舰载武器消摇摆控制系统设计

针对以舰船为射击平台的舰载火箭炮,由于海上风、浪、流等多种因素的作用,射击线受到舰船摇摆而影响射击精度的问题,应用模糊控制理论和灰色预测理论,设计了一种基于预测步长自调整的灰色预测模糊控制器,通过对实时状态的模糊判决,实现对灰预测步长的自适应调整,从而改善控制效果。陆上及海上实验表明,系统达到了规定的动静态技术指标。     

印度洋季风观测船载气象站控制系统设计

船载气象站是通过船舶的走航获得实时、准确气象数据的一种主要设备。用于科考工作的船载气象站不但要求其机械结构在恶劣环境下安全可靠,更是对其数据采集与控制系统的采样种类、精度及数据处理与传输能力有极高要求。为了获得更多印度洋热带季风爆发过程中的气象数据,从而能更好地研究印度洋热带季风爆发原因及其海气相互作用过程,文章基于DT80数据采集器设计了一款适用于恶劣海况下工作的高精度多气象参数采样与控制系统。对其主要传感器进行选型及标定,并完成其控制系统硬件设计。文章重点研究各传感器采样特性及其数据处理方法,以获得可靠的长短波辐射、湿度、气温、海表皮温等气象参数,并对船载气象站真风计算方法作了初步研究。基于上述研究,编写完成控制系统软件。整套船载气象站数据采集控制系统被应用于为期半个月的印度洋MOMSEI航次实测中。对所得数据处理分析发现,该船载气象站所测气象参数与真实情况吻合,证明本系统的软硬件设计尤其是气象数据处理算法符合项目要求。     

甲板上浪船舶的横摇运动

应用数值方法研究甲板上浪时船舶的横摇运动特性。基于修正的伯努利方程,建立了船舶甲板上浪水量的计算模型。根据甲板上浪水的不同横截面形状,推导了甲板上浪水重心及上浪水高度的计算公式。考虑甲板上浪水引起的横倾力矩,建立了规则波浪中船舶的横摇运动方程。以一条艉滑道拖网渔船为例,计算了在不同初始甲板积水量、波浪频率和波浪激励幅值时船舶的横摇响应,分析了甲板上浪对船舶横摇运动的影响。研究结果表明,在初始积水量大于零、波浪激励频率较低时,甲板上浪使船舶的横摇幅值大幅增加。     

Modeling and analysis of landing collision dynamics for a shipborne helicopter

A Lagrange dynamic model is established based on small-angle approximation to improve the simulation model for shipborne helicopter landing collision. To describe fuselage motion effectively, the proposed model considers ship motion, the interaction of the tires with the deck, and tire slippage. A mechanism of sliding motion is built, and a real-time reliability analysis of the algorithm is implemented to validate the proposed model. Numerical simulations are also conducted under different operation conditions. Results show that the proposed dynamic model can simulate the collision motion of helicopter landing in real time. Several suggestions for helicopter pilot landing are likewise provided.     

航天测量船船体变形数据处理方法[中文稿]

为了克服船体变形对航天测量船船载设备外测数据的影响,须对船载设备外测数据进行船体变形修正,为此建立船体变形修正数学模型。从航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素入手,建立变形测量坐标系,讨论变形测量角与欧拉角的关系,详细推导船体变形数据处理计算公式,给出变形数据处理数学模型。工程应用结果表明：船体变形对飞行器初轨半长轴a的影响是比较大的,对于近地近圆轨道,影响是几百米的量级,最大达到800～900m,而对于大椭圆轨道,影响则达到20多km,经船体变形修正后可以消除这项影响。建立的变形修正数学模型反映了船体变形的客观规律,能有效消除其对船载设备外测数据的影响,提高测量船外测数据处理的精度。     

航天测量船船体变形的数据处理

为了克服船体变形对航天测量船船载设备外测数据的影响,需对船载设备外测数据进行船体变形修正,为此建立了船体变形修正数学模型.从航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素入手,建立变形测量坐标系,讨论变形测量角与欧拉角的关系,详细推导了船体变形数据处理计算公式,给出了变形数据处理的数学模型.工程应用结果表明:船体变形对飞行器初轨半长轴a的影响比较大,对于近地近圆轨道,影响值是几百米的量级,最大达到800～900 m,而对于大椭圆轨道,影响值则达20 km,经船体变形修正后可以消除这项影响.建立的变形修正数学模型反映了船体变形的客观规律,能有效消除船体变形对船载设备外测数据的影响,提高测量船外测数据处理的精度.     

Application of unscented R–T–S smoothing based on novel mathematical model in SINS/GPS integrated system post processing

The integrated system of Strapdown Inertial Navigation System (SINS) and Global Positioning System (GPS) has become widely-applied equipment in airborne remote sensing for getting the motion information. For the SINS/GPS integration used estimation theory, the mathematical model plays an important role in the optimal estimation of state. In this paper, the main factors that affect the precision of SINS/GPS integrated estimation in IMU calibration errors are considered and a novel nonlinear mathematical model is proposed. An unscented Rauch–Tung–Striebel smoother (URTSS) is implemented based on this model, and Monto Carlo simulation and flight test with a loaded SINS/GPS integrated system are conducted to verify the performance of this model. The comparison results indicate that the proposed nonlinear model can effectively improve the attitude estimate precision.     

基于高精度星敏感器的船载雷达海上精度鉴定

航天测量船海上航行时主要通过精度校飞进行雷达精度鉴定,针对其周期长、耗费大和组织协调困难的缺点,提出了一种采用高精度星敏感器与雷达捷联跟踪测量空间目标进行海上精度鉴定的方法。雷达在跟踪空间目标的同时,星敏感器实时拍摄天线指向附近星图。首先,星敏感器利用雷达输出的编码器角度计算视轴的初始指向,通过快速星图识别和目标定位获取天线地心坐标系精确指向;然后,经坐标变换到地平系,根据蒙气差模型修正地平系俯仰角,再经过船摇修正转换到甲板坐标系;最后,进行轴系误差及脱靶量修正,实现雷达指向精度鉴定。试验结果表明:利用该方法测量的船载雷达相对于星敏感器方位、俯仰随机残差优于50″,满足雷达精度鉴定要求,证明该方法的可行性。     

基于GSM与ARM的船用设备远程监控系统

基于全球移动通信系统GSM的成熟通信技术,采用相关通信模块与ARM处理器相配合,使用MDK软件进行程序编写,完成了船用设备工作参数与故障信息的收集、打包以及发送工作。基于VC++语言所编写的信息处理与监控界面,使监控人员可以通过屏幕上的指示灯和提示信息,对设备的工作参数、故障问题加以掌控,提高了船舶智能化管理的水平。     

One new onboard calibration scheme for gimbaled IMU

In most cases, a gimbaled inertial measurement unit (IMU) can provide more accurate navigation information than a strap-down IMU when there is no navigation aiding of global positioning system (GPS) or other equipments. The gimbaled IMU is still used in self-contained precision navigation systems such as launch vehicles, missiles and vessels.     

靶载雷达遥控分系统的设计与实现

海上武器试验时,靶船上的测控系统工作是通过陆上远程遥控实现的。介绍了靶载测量雷达遥控分系统的设计思路和具体实现方法。经过海上试验验证。该遥控分系统操作方便,遥控功能准确可靠,达到了预期目的。