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惯性匹配法测量船体变形中的时钟同步方案设计
| 论文题名： | 惯性匹配法测量船体变形中的时钟同步方案设计 |
| 关键词： | 船体变形测量;惯性匹配法;时钟同步;FPGA技术;片上逻辑电路 |
| 摘要： | 在船体变形测量领域，人们很早就注意到船体变形测量有着重要意义。与此相关的变形测量方法也有很多种，大致可分为光学法和力学法，这两类方法已经成熟地应用于船体变形测量领域。随着惯性技术的发展，由俄罗斯学者提出的惯性匹配法给船体变形测量领域带来了一种新的测量方法，关于该方法的研究，国内外已经发表了一些文献，从文献看来此种方法相比于传统的光学法和力学法有着很大的不同，此种方法具有测量精度高、处理速度快、能够实时动态的监测船体变形量。这些优点是传统的测量方法不能比拟的，因此惯性匹配法被认为是最具潜力的研究方向。 虽然对于惯性匹配法的研究，国内外学者已经取得了一些成果，但仅限于理论推导和仿真分析，还未有学者详细的提出基于此方法的一种变形测量系统。本文根据惯性匹配法的测量原理以及文献中简要提出的变形测量系统，利用实验室自主研发的光纤陀螺惯性测量系统，开展了该方法的实际应用研究，结果发现时间延迟对该方法的应用具有很大影响，本文针对此问题开展研究，主要内容如下： 首先针对惯性匹配法的测量原理进行深入研究，为后续分析时间延迟的影响因素奠定基础；根据实船测量的数据研究时间延迟对惯性匹配法估计结果的影响，从理论仿真和实船数据处理两方面研究时间延迟的影响；通过理论分析给出时间延迟的补偿方法，并提出通过加入时钟同步单元为系统提供同步时钟的方法，来减小时间延迟的影响。 其次根据惯性匹配法的测量原理给出传统意义上的测量系统，然后针对时间延迟影响因素的研究，给出一种时钟同步方案，对原有的测量系统予以改进，构建新的同步测量系统；针对新系统的构成分别介绍系统各组成部分的原理，及所需的相关技术。并针对利用GPS和高精度稳定晶振为系统提供同步时钟的方法予以研究。 然后针对给出的惯性匹配法同步测量船体变形的方案，验证该方案的可行性，该方案的可行性验证通过设计一块实验电路版完成。并给出实验板的总体结构，以及各单元模块的电路设计原理图，并绘制电路板的原理图和PCB原理图制作实验电路板，然后对FPGA设计方法以及Verilog硬件描述语言做简要阐述，并对FPGA的片上逻辑电路做详细的说明。 最后通过设计实现的时钟同步硬件实验平台，以及利用硬件描述语言搭建的FPGA片上逻辑，验证本文提出的惯性匹配法测量船体变形中的时钟同步方案的可行性，通过具体的实验结果说明方案的可行性。 |
| 作者： | 陈春 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 徐博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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