基于捷聯(lián)基準及變形測量的分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)研究.pdf

1、本文針對船用設備與觀測系統(tǒng)對分立的捷聯(lián)式局部姿態(tài)基準(簡稱局部基準)的數(shù)量和精度要求的不斷提高，提出了分布式捷聯(lián)姿態(tài)基準及變形測量系統(tǒng)(簡稱分布式姿態(tài)基準系統(tǒng))的設計思想，該系統(tǒng)由分布在船舶甲板平面上的有限個捷聯(lián)式局部姿態(tài)基準和撓曲姿態(tài)測量系統(tǒng)組成，由它提供的姿態(tài)信息的精確度和可靠性將比原有的分立式的捷聯(lián)姿態(tài)基準系統(tǒng)有了很大提高，在大型船舶姿態(tài)基準方面具有很大的實用價值和先進性。本文的主要工作有以下幾部分： 1.船舶撓曲姿態(tài)信息

2、的測量系統(tǒng)設計 分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中的局部基準通常遠離測量點，因此局部基準安裝點與測量點之間存在撓曲姿態(tài)誤差必須予以校正。本文中利用兩種方法解決這個問題： (1)基于光纖Bragg光柵(FiberBraggGrating，簡稱FBG)的撓曲姿態(tài)測量方法：通過對分布式FBG的測量原理和應變模態(tài)分析理論的結合，建立了船舶甲板撓曲姿態(tài)測量系統(tǒng)，利用ANSYS進行了仿真研究，并通過整體系統(tǒng)實驗對該方法進行了試驗驗證； (

3、2)基于三軸陀螺儀的撓曲姿態(tài)測量方法在分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中的應用：此方法是利用安裝在測量點附近的三軸陀螺儀的輸出信息和布置在甲板上的各個局部基準的陀螺儀輸出信息有效估計出測量點和局部基準安裝點之間的撓曲姿態(tài)誤差，本文中對該算法進行了半物理仿真研究。 2.分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中信息融合及重組研究 分別基于FBG的撓曲姿態(tài)測量方法和基于三軸陀螺儀的撓曲姿態(tài)測量方法建立了分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)的信息融合模型。然后針對分布式姿態(tài)基準系

4、統(tǒng)的信息融合模型，將三種信息融合方法應用于分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中，并進行了仿真研究。 3.分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中實時通信網(wǎng)絡的設計 為了在分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)中實現(xiàn)實時、可靠及準確的通信，本文中采用實時通信網(wǎng)絡的方法建立了分布式姿態(tài)基準系統(tǒng)的通信平臺。首先設計實現(xiàn)了時間同步模塊產(chǎn)生統(tǒng)一的時鐘信號，各個局部基準的慣性傳感器和撓曲姿態(tài)測量傳感器接收并以此信號作為采樣同步脈沖。分別在Windows2000分時操作系統(tǒng)和VxWorks