基于LabVIEW的船舶三自由度仿真平臺運動解算與濾波算法研究.pdf

1、船舶在海面上航行時，由于受到海浪、海風(fēng)和洋流等海洋環(huán)境擾動的作用，必然會產(chǎn)生各種搖蕩運動。研究船舶搖蕩運動有四個基本途徑：仿真平臺，船模實驗，實船實驗和理論分析。這四者都有它自己處理問題的方法，但也不是完全孤立的，都有一定的聯(lián)系。 船舶三自由度仿真平臺可由艦船運動數(shù)據(jù)(模型或?qū)嶋H的)來驅(qū)動或者由數(shù)值模擬的結(jié)果驅(qū)動，在實驗室內(nèi)模擬船甲板的縱搖、橫搖和升沉運動，有了模擬甲板運動，就必須有對運動進行測量的傳感器。由于需要對升沉運動的測

2、量，而且三個自由度運動都是耦合的，故簡單用單一方向的角速率陀螺或垂向加速度計是滿足不了上述要求的，也獲取不到平臺運動的真實信息。為此采用國際上廣泛使用的捷聯(lián)式測量系統(tǒng)，得到運動測量信息，經(jīng)過運動解算軟件，實時在線計算出所需要的三個自由度運動的時間歷程，并進行濾波處理，提供給預(yù)報機進行預(yù)報算法的研究。 本文首先研究了捷聯(lián)式測量系統(tǒng)的測量方法和基于捷聯(lián)式測量系統(tǒng)的運動解算方法，并給出了解算輸出信號和平臺驅(qū)動信號的對比曲線；其次對船舶

3、運動進行了分析，得出船舶運動數(shù)學(xué)模型，為Kalman濾波提供了模型依據(jù)；再次研究了測量信號的濾波算法，分別采用了Kalman濾波算法和自適應(yīng)Kalman濾波算法，并給出了兩種濾波算法的效果曲線；最后利用LabVIEW開發(fā)了數(shù)據(jù)軟件，利用LabVIEW軟件和PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡硬件組合進行捷聯(lián)式測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，并利用LabVIEW軟件的MATLABScript函數(shù)調(diào)用MATLAB引擎對采集得到的數(shù)據(jù)進行運動解算和濾波，得到三自由