免费发布

基于惯性组合导航的船舶升沉测量

更新:2024-12-23 07:00 浏览:1次
基于惯性组合导航的船舶升沉测量
供应商:
西安市精准测控有限责任公司 商铺
企业认证
所在地
西安市长安区创新路11号
联系电话
029-88814883
销售经理
姚工
手机号
18192782103
让卖家联系我

详细

  1.  概述


随着惯性导航技术的不断发展,对于船舶等运载体在海上航行时的安全性和稳定性的要求越来越高,需要提供的载体运动信息的种类和数量不断增加,因此不仅仅需要提供位置信息(包括经度和纬度)、速度信息(包括东向速度和北向速度)和姿态信息(包括航向角和水平姿态角),还需要提供更多的运动信息,而升沉运动信息就是其中之一。升沉运动的准确提取在舰船补给、气垫船登陆、货物(集装箱等)吊装搬运方面起着非常重要的作用,**测量舰船升沉运动十分必要。

我公司的捷联惯导系统采用自研升沉算法,不仅能提供船舶等运载体的速度、位置和姿态等导航信息,而且能解决舰船作业过程中的升沉测量问题。


2. 舰船升沉运动测量原理

现有基于惯导的升沉测量方法主要分为两类。**类是基于惯导的组合测量方法,如利用惯导与卫星组合测量升沉,其虽能达到米级的舰船**定位精度, 但是不能满足升沉应用中厘米级的短时相对测量精度要求。第二类方法为惯性测量与数字滤波法,该方法利用惯导在垂荡方向上的综合加速度输出,借助数字滤波器,通过积分与滤波测得升沉运动。然而传统数字滤波器会固有地改变期望信号的相位和幅值特性,造成相位偏移与幅值衰减。

本产品拟采用惯性组合测量与数字滤波法解决舰船作业过程中的升沉测量问题。舰船上的捷联惯导系统输出的坐标转换矩阵,利用坐标转换矩阵对加速度计测量比力矢量进行坐标转换可得天向比力,再扣除当地重力加速度,便可获得沿垂荡方向的舰船加速度。对此加速度作积分,则可得天向速度和位移。由于加速度计不可避免的混杂着零偏、噪声和其他低频干扰信息,积分后的天向速度和位移会随时间缓慢发散。因此需要滤除加速度、速度和位移中的低频成分而保留高频成分,即进行高通数字滤波处理,才能获得有用的舰船升沉运动信息。

综上所述,升沉运动信号处理过程如下图所示。

 958519082.jpg

图1 船舶升沉测量流程图

3. 无时延互补高通滤波器设计方法

FIR滤波器虽然具有严格线性相位的优点,但是其阶数通常比较高,实时处理计算量比较大。而IIR高通滤波器虽然阶数比较小嵌入式便于实现,但是其相位缺存在延时。针对传统数字滤波器带来的相位偏移与幅值衰减,采用无时延高通滤波器。

对于宽频带的某一输入信号,如果信号通过存在相位延时的传统低通滤波器,则输出将输出有延时的低频信号,并且有。信号中的低频分量被保留,高频分量被滤除。定义高频分量为,表达式具体如下:

其中即为所需的互补高通滤波器的传递函数,它是通过设计传统的低通滤波器间接实现的。根据互补性可知,恰好能够让高频信号畅通无阻,并且时延很小,可忽略不计,所以称为无时延高通滤波器。

4. 试验

利用某型号MEMS惯导系统在六自由度运动平台上进行试验,记录下惯导的姿态信息以及原始加速度计采样数据,作事后升沉运动处理和分析。为了评判升沉运动处理算法的精度,用平台输出升沉数据作为升沉位移精度的参考基准。

搭建试验环境如图2所示,六自由度运动平台参数:船舶吨位:三千吨;海况等级:4级;海浪方向:30度。

961124894.jpg图2 搭建试验场景图

 

图2给出了试验数据在700s~840ss时间段内的升沉位移曲线,图中蓝线为运动平台的升沉参考值,升沉幅值*大约0.15m、周期约在10~20s之间;绿线为采用无延迟互补高通滤波的结果,它与参考值吻合得比较好;红线是传统高通滤波器的处理结果,明显看出高通滤波器存在0.5s左右的延迟。

965814524.jpg

图3 升沉试验结果

 

表1给出了传统高通滤波器方法和本文提及的无延迟互补高通滤波的均方根值(RMS)精度统计结果。由表1可见,由于时延的影响,传统高通滤波方法实时升沉测量精度不高,而无延迟互补高通滤波的精度提高了约1个数量级。

表1 升沉测量精度统计


传统方法

新方法

RMS/cm

2.6cm

0.95cm

 

 



关于西安市精准测控有限责任公司商铺首页 | 更多产品 | 更多新闻 | 联系方式 | 黄页介绍
主要经营:陀螺仪传感器,倾角传感器,加速度计,三轴加速度计,惯性测量单元(IMU),垂直陀螺仪,电子罗盘

    西安精准测控有限责任公司是位于西安高新科技园区的一家高新技术企业。公司成立于2004年,一直致力于惯性产品及导航系统的研发与生产,拥有多项科研专利。曾获得国家中小企业科技创新基金项目支持。  

公司研发并生产陀螺、加速度计、倾角传感器、磁罗盘等产品,并提供惯性导航系统及组合导航系统。公司技术及产品在国内处于重要位置,广泛应用于工业及军工各行业。

公司努力培养员工的思想,提高员工的服务意识,严格按照国军标(GJB)要求进行企 ...

内容声明:顺企网为第三方交易平台及互联网信息服务提供者,顺企网所展示的信息内容系由西安市精准测控有限责任公司经营者发布,其真实性、准确性和合法性均由店铺经营者负责。顺企网提醒您购买前注意谨慎核实,如您对信息有任何疑问的,请在购买前通过电话与商家沟通确认顺企网存在海量企业商铺和供求信息,如您发现店铺内有任何违法/侵权信息,请立即向顺企网举报并提供有效线索。
您可能喜欢
顺企网 | 公司 | 黄页 | 产品 | 采购 | 资讯 | 免费注册 轻松建站
免责声明:本站信息由西安市精准测控有限责任公司自行发布,交易请核实资质,谨防诈骗,如有侵权请联系我们   法律声明  联系顺企网
ICP备案: 粤B2-20160116 / 粤ICP备12079258号 / 互联网药品信息服务资格证:(粤)-经营性-2016-0009 / 粤公网安备 44030702000007号
© 11467.com 顺企网版权所有 发布批发采购信息、查询企业黄页,上顺企网