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基于捷联基准及变形测量的分布式姿态基准系统研究
| 论文题名： | 基于捷联基准及变形测量的分布式姿态基准系统研究 |
| 关键词： | 捷联姿态基准;分布式姿态基准系统;光纤Bragg光栅;应变模态;时间同步模块;网络通信;信息融合;船用设备 |
| 摘要： | 本文针对船用设备与观测系统对分立的捷联式局部姿态基准(简称局部基准)的数量和精度要求的不断提高，提出了分布式捷联姿态基准及变形测量系统(简称分布式姿态基准系统)的设计思想，该系统由分布在船舶甲板平面上的有限个捷联式局部姿态基准和挠曲姿态测量系统组成，由它提供的姿态信息的精确度和可靠性将比原有的分立式的捷联姿态基准系统有了很大提高，在大型船舶姿态基准方面具有很大的实用价值和先进性。本文的主要工作有以下几部分： 1.船舶挠曲姿态信息的测量系统设计 分布式姿态基准系统中的局部基准通常远离测量点，因此局部基准安装点与测量点之间存在挠曲姿态误差必须予以校正。本文中利用两种方法解决这个问题： (1)基于光纤Bragg光栅(FiberBraggGrating，简称FBG)的挠曲姿态测量方法：通过对分布式FBG的测量原理和应变模态分析理论的结合，建立了船舶甲板挠曲姿态测量系统，利用ANSYS进行了仿真研究，并通过整体系统实验对该方法进行了试验验证； (2)基于三轴陀螺仪的挠曲姿态测量方法在分布式姿态基准系统中的应用：此方法是利用安装在测量点附近的三轴陀螺仪的输出信息和布置在甲板上的各个局部基准的陀螺仪输出信息有效估计出测量点和局部基准安装点之间的挠曲姿态误差，本文中对该算法进行了半物理仿真研究。 2.分布式姿态基准系统中信息融合及重组研究 分别基于FBG的挠曲姿态测量方法和基于三轴陀螺仪的挠曲姿态测量方法建立了分布式姿态基准系统的信息融合模型。然后针对分布式姿态基准系统的信息融合模型，将三种信息融合方法应用于分布式姿态基准系统中，并进行了仿真研究。 3.分布式姿态基准系统中实时通信网络的设计 为了在分布式姿态基准系统中实现实时、可靠及准确的通信，本文中采用实时通信网络的方法建立了分布式姿态基准系统的通信平台。首先设计实现了时间同步模块产生统一的时钟信号，各个局部基准的惯性传感器和挠曲姿态测量传感器接收并以此信号作为采样同步脉冲。分别在Windows2000分时操作系统和VxWorks实时嵌入式操作系统下建立了基于TCP/IP协议的实时网络通信平台。并对两种网络通信平台的实时性和可靠性进行了分析比较。 4.分布式姿态基准系统的整体系统仿真及试验验证 受试验条件的限制，本文中首先对利用数台计算机分别模拟局部基准、挠曲姿态测量系统和综合信息处理装置对分布式姿态基准系统进行了整体系统仿真。最后利用简化的甲板模型对分布式姿态基准系统进行了静态的试验验证。 |
| 作者： | 裴福俊 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 万德钧 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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