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

1、本文針對船用設(shè)備與觀測系統(tǒng)對分立的捷聯(lián)式局部姿態(tài)基準(zhǔn)(簡稱局部基準(zhǔn))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(zhǔn)及變形測量系統(tǒng)(簡稱分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng))的設(shè)計(jì)思想，該系統(tǒng)由分布在船舶甲板平面上的有限個(gè)捷聯(lián)式局部姿態(tài)基準(zhǔn)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(zhǔn)系統(tǒng)有了很大提高，在大型船舶姿態(tài)基準(zhǔn)方面具有很大的實(shí)用價(jià)值和先進(jìn)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(shè)計(jì) 分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)中的局部基準(zhǔn)通常遠(yuǎn)離測量點(diǎn)，因此局部基準(zhǔn)安裝點(diǎn)與測量點(diǎn)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(gè)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(yīng)變模態(tài)分析理論的結(jié)合，建立了船舶甲板撓曲姿態(tài)測量系統(tǒng)，利用ANSYS進(jìn)行了仿真研究，并通過整體系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對該方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)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(zhǔn)系統(tǒng)中的應(yīng)用：此方法是利用安裝在測量點(diǎn)附近的三軸陀螺儀的輸出信息和布置在甲板上的各個(gè)局部基準(zhǔn)的陀螺儀輸出信息有效估計(jì)出測量點(diǎn)和局部基準(zhǔn)安裝點(diǎn)之間的撓曲姿態(tài)誤差，本文中對該算法進(jìn)行了半物理仿真研究。 2.分布式姿態(tài)基準(zhǔn)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(zhǔn)系統(tǒng)的信息融合模型。然后針對分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系

4、統(tǒng)的信息融合模型，將三種信息融合方法應(yīng)用于分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)中，并進(jìn)行了仿真研究。 3.分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 為了在分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可靠及準(zhǔn)確的通信，本文中采用實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的方法建立了分布式姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)的通信平臺。首先設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間同步模塊產(chǎn)生統(tǒng)一的時(shí)鐘信號，各個(gè)局部基準(zhǔn)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(shí)操作系統(tǒng)和VxWorks