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系泊状态下舰载导弹自主式初始对准研究

北京航空航天大学学报 2002年第1期28卷 86-89页

作者：周丽弦崔中兴北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

风浪波动及人员走动等因素给系泊状态下舰载导弹的初始对准带来困难 ,同时惯性测量组件安装位置与船体摇摆中心不重合所引起的杆臂效应误差又严重影响对准精度 .为了解决问题 ,采用参数辩识法来提取姿态角误差时间二次多项式中的诸系数 ... 详细信息

风浪波动及人员走动等因素给系泊状态下舰载导弹的初始对准带来困难 ,同时惯性测量组件安装位置与船体摇摆中心不重合所引起的杆臂效应误差又严重影响对准精度 .为了解决问题 ,采用参数辩识法来提取姿态角误差时间二次多项式中的诸系数 ,从而确定陀螺漂移及姿态角误差 ,并提出一种在摇摆基座上补偿捷联惯导杆臂效应误差的有效方案 .理论分析和仿真计算结果表明

关键词：捷联式惯性导航最小二乘法舰载导弹自主式初始对准系泊状态

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系泊状态舰载捷联惯导初始对准算法设计

中国惯性技术学报 2009年第2期17卷 136-139页

作者：王艳东秦雪徐仕会闻立北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 西安飞行自动控制研究所西安710065

系泊状态下舰船因风浪影响而产生摇摆,陀螺输出信息中信噪比很低,地球自转角速度信息难以提取出来,从而给舰载捷联惯导的初始对准带来困难。针对这一问题,研究了摇摆状态下捷联惯导系统的初始对准技术,基于舰载武器特点建立了捷联惯导... 详细信息

系泊状态下舰船因风浪影响而产生摇摆,陀螺输出信息中信噪比很低,地球自转角速度信息难以提取出来,从而给舰载捷联惯导的初始对准带来困难。针对这一问题,研究了摇摆状态下捷联惯导系统的初始对准技术,基于舰载武器特点建立了捷联惯导系统在系泊状态下的误差模型,采用卡尔曼滤波和自适应滤波进行精对准,并根据摇摆频率与地球自转角速度频带的不同设计了巴特沃思低通滤波器对惯性器件的输出信息进行预滤波,从而一定程度上隔离舰船晃动。理论分析和仿真结果表明,该方案能有效地解决舰船系泊状态下捷联惯导系统的初始对准问题,而且具有较高的精度,研究结果对舰载捷联惯导初始对准具有一定的参考价值。

关键词：系泊状态初始对准低通滤波器自适应滤波

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沉管管段系泊状态下缆绳受力试验研究

沉管管段系泊状态下缆绳受力试验研究

作者：邵忠安大连理工大学

学位级别：硕士

在沉管隧道施工过程中,管段在系泊状态下的受力运动问题直接关系到管段沉放的准确性、安全性。基于此,本文展开了沉管管段系泊状态下的物理模型试验,并取得了较好的成果,达到了最佳优化沉管系泊方案的目的。本文研究了沉管-浮驳系... 详细信息

在沉管隧道施工过程中,管段在系泊状态下的受力运动问题直接关系到管段沉放的准确性、安全性。基于此,本文展开了沉管管段系泊状态下的物理模型试验,并取得了较好的成果,达到了最佳优化沉管系泊方案的目的。本文研究了沉管-浮驳系泊系统在波浪、水流作用下所受的系缆力,并考察了浮筒、波高、波浪周期、水流速度、缆绳张角、缆绳长度等因素对系缆力的影响,通过一系列的波浪、水流组合工况的试验,得到以下结论： a系泊系统带浮筒时的缆力大于不带浮筒时,因此管段系泊不宜带浮筒。 b波浪、水流作用方向在一定范围内改变对缆力影响不大。 c缆力随波浪周期的增大而增大,当周期达到一定数值时缆力不再增大,这与系泊系统水中固有周期及阻尼有关。 d缆力随波高的增大而增大,基本呈线性关系。并且在单纯波浪作用时边缆张角为0°对应的缆力最大,有水流作用时边缆张角为45°对应的缆力最大。 e缆力随水流速度的增大而增大,且边缆张角为45°时对应的缆力值最大。 f在边缆张角较小时（小于30°）,波浪是缆绳张力的控制影响因素;在边缆张角较大时（30°～45°）,水流是缆绳张力的控制影响因素。 g单纯波浪、水流作用时的缆力随波高、水流等的变化曲线的线性关系比波浪和水流共同作用时明显,这是由于波浪和水流的相互影响引起的。 h波浪和水流共同作用时的缆绳张力,不是单纯波浪和单纯水流作用时的简单合成,可能相互叠加,也可能相互抵消。 i系泊方案Ⅰ（4缆）条件下的缆绳张力大于系泊方案Ⅰ（6缆）条件下的缆绳张力,但增大值不大。 j系泊方案Ⅱ（4缆）条件下,200m缆长对应的缆力值大于350m缆长对应的缆力值,增幅在25%左右,这表明缆力随缆长的减小趋于增大。 k制定系泊方案时可适当缩短缆绳长度,边缆张角不宜超过30°。

关键词：沉管隧道模型试验系泊状态固有周期阻尼系数缆绳张力

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系泊状态舰载捷联惯导系统的全参数在线标定

舰船电子工程 2018年第8期38卷 55-60页

作者：袁鹏杨雨陈光晏亮武雨霞北京航天时代激光导航技术有限责任公司北京100094

为了满足在舰标定的需求,提出了一种舰载捷联惯导系统在系泊状态下的全参数在线标定方法。首先建立了陀螺和加速度计的输出误差方程。然后给出了误差参数标定Kalman滤波模型,该模型以陀螺和加速度计零偏、安装误差、标度因数误差等24个... 详细信息

为了满足在舰标定的需求,提出了一种舰载捷联惯导系统在系泊状态下的全参数在线标定方法。首先建立了陀螺和加速度计的输出误差方程。然后给出了误差参数标定Kalman滤波模型,该模型以陀螺和加速度计零偏、安装误差、标度因数误差等24个误差量为状态量。设计了低通滤波器从捷联惯导解算速度中获取速度解算误差作为量测量。设计了一种合理的标定路径,提高了状态量的可观测度。通过对IMU转位数据进行导航滤波处理,估计出全部参数。仿真试验和实物摇摆试验表明,该方法能够准确地估计出全部参数,具有工程实践价值。

关键词：捷联惯导系统系泊状态全参数在线标定低通滤波器

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开敞式码头系泊系统状态预测方法研究

开敞式码头系泊系统状态预测方法研究

作者：吴婷婷大连交通大学

学位级别：硕士

开敞式码头采用离岸化设计,缺少防波堤掩护,现场工况复杂,风大、浪高、流急,且对系泊系统作用显著,船舶不规则运动加剧,缆绳受力变化无法预知,容易发生断缆、翻船等安全事故。为了维护码头安全信誉,降低事故发生概率,开展系泊系统状态... 详细信息

开敞式码头采用离岸化设计,缺少防波堤掩护,现场工况复杂,风大、浪高、流急,且对系泊系统作用显著,船舶不规则运动加剧,缆绳受力变化无法预知,容易发生断缆、翻船等安全事故。为了维护码头安全信誉,降低事故发生概率,开展系泊系统状态预测研究势在必行。系泊船、码头系靠设施和海洋动力环境构成了系泊系统。系泊状态由船舶运动量、护舷压力以及缆绳张力共同表征,三者之间相关性明显。系泊状态影响因素分为确定性因素和不确定性因素两种。确定性因素包括船型、载重、水工设施、缆绳材质、系缆方式等,其特点是变化不明显,对系泊状态影响作用有限。不确定性因素包括海风、波浪、洋流等环境动力因素,其受气候、环境等条件影响,呈现随机、多变的特点,对系泊系统状态作用显著。在多种因素综合作用下,船舶运动量序列、护舷压力序列以及缆绳张力序列都呈现出非线性、周期性、趋势性的特征,均为典型的非平稳时间序列。总结非平稳时间序列预测研究现状,综合分析现有预测方法,选择支持向量机(SVM)为研究工具进行系泊系统状态预测。在高维小样本情况下,SVM有出色的学习性能,且泛化能力良好,非常适合非平稳时间序列的预测。利用小波变换的多尺度分解特性,将原始序列分解为高频细节序列和低频近似序列,降低偶然因素对序列特性造成的影响,强化序列的自相关性,为SVM的学习、预测提供精确的样本。仿真结果表明组合小波变换和SVM方法可以提高预测精度,优于直接应用SVM方法。将组合小波SVM预测模型应用于生产实践,结合组态软件技术,优化了系泊监控系统预警模块。根据系泊系统实际使用需求,设计软、硬件,以实现在险情发生之前,采取相应措施避免事故发生。系统功能涉及数据采集传输、状态预测、报警和指令发布等。学位论文针对大型开敞式码头系泊系统状态开展预测研究,实现了系泊状态的快速、准确预测,并将研究成果应用于系泊监控项目,对系统预警模块进行改进、优化。实现了理论与实践相结合,为系泊系统正常工作提供了前提保证,为现代化港口功能性、安全性的提升奠定基础。

关键词：系泊状态预测方法开敞式码头非平稳时间序列

基于2D-HMM/KF的捷联惯导系泊对准方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第1期42卷 110-114页

作者：孙枫夏健钟高伟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

为了抑制舰船系泊对准过程中的高频随机干扰,提出一种在惯性系对准的基础上引入2D-HMM/KF(二维隐式马尔可夫模型卡尔曼滤波)的新方法.高频随机噪声在通过2D-HMM/KF滤波器后被滤除,近似周期性的中等频率干扰通过积分运算正负基本抵消,进... 详细信息

为了抑制舰船系泊对准过程中的高频随机干扰,提出一种在惯性系对准的基础上引入2D-HMM/KF(二维隐式马尔可夫模型卡尔曼滤波)的新方法.高频随机噪声在通过2D-HMM/KF滤波器后被滤除,近似周期性的中等频率干扰通过积分运算正负基本抵消,进而提取出载体惯性坐标系下低频的重力矢量信息以完成初始姿态矩阵的获取,与传统数字低通滤波器相比该方法不存在滤波延迟问题.利用多次系泊实验分析了引入滤波前后惯性系对准方法的对准结果,研究表明:采用该滤波技术的系泊对准方法将方位对准精度提高了一倍,且具有更好的鲁棒性.

关键词：捷联惯导系统系泊状态二维隐式马尔可夫模型惯性系对准时间延迟

基于速度阻尼的双轴旋转式激光陀螺捷联惯导标定方法

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中国惯性技术学报 2014年第4期12卷 421-425页

作者：王彬翁海娜汪湛清张宇飞胡小毛天津大学机械工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300131 北京理工大学自动化学院北京100081

惯性元件参数的长期稳定决定着惯导系统的精度,目前对于激光陀螺捷联惯导系统(RLG-SINS)主要是采用系统级旋转调制技术来实现高精度导航能力,同时系统级旋转也提高了初始对准精度以及惯性元件误差的可观测性。针对激光陀螺惯导系统惯性... 详细信息

惯性元件参数的长期稳定决定着惯导系统的精度,目前对于激光陀螺捷联惯导系统(RLG-SINS)主要是采用系统级旋转调制技术来实现高精度导航能力,同时系统级旋转也提高了初始对准精度以及惯性元件误差的可观测性。针对激光陀螺惯导系统惯性元件误差项的特点,同时结合分立式标定与系统级标定各自的优势,设计了一种水平阻尼模式下的Kalman滤波方案,利用双轴旋转机构,通过观测导航位置误差来实现初始对准以及部分惯性元件误差参数的标定,可以有效地减小惯性元件逐次启动误差对导航精度的影响。仿真结果表明,系泊状态零速度阻尼模式下工作4 h,可以标定出石英加速度计标度因数误差、零偏与激光陀螺零偏,共计9项误差参数。加速度计零偏估计误差小于2%,陀螺零偏估计误差小于8%,误差估计精度满足高精度惯性导航要求,该方法具备一定的工程实用性。

关键词：速度阻尼双轴旋转调制系统级标定系泊状态

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单立柱张力腿平台水动力性能试验研究

海洋工程 2011年第4期29卷 21-28页

作者：邹康匡晓峰范会渠徐爱进中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 上海利策科技有限公司上海200233

通过耐波性水池进行单立柱张力腿平台(简称SCTLP)在系泊状态下的运动特性,以及张力筋键受力情况的试验研究。试验分别在规则波和不规则波(长峰波和短峰波)中进行,浪向选取180°。根据水池深度,模型试验采用1∶87.5的缩尺比进行全水深模... 详细信息

通过耐波性水池进行单立柱张力腿平台(简称SCTLP)在系泊状态下的运动特性,以及张力筋键受力情况的试验研究。试验分别在规则波和不规则波(长峰波和短峰波)中进行,浪向选取180°。根据水池深度,模型试验采用1∶87.5的缩尺比进行全水深模拟,并对风力和流速进行了模拟。通过试验,获得较为丰富的试验数据,能很好地分析SCTLP的运动特性。

关键词：单立柱张力腿平台系泊状态运动特性水动力性能

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沉埋式海底隧道管段海上系泊水动力性能分析

水运工程 2015年第1期 37-41页

作者：彭泽宇刘祚秋中山大学工学院应用力学与工程学系广东广州510006

沉埋式海底隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及缆索受力,影响其水上施工的安全性和经济性。以一管段系泊工程为例,利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊数值仿真计算模型,首先对系泊系统进行频域分析,然后在时域内... 详细信息

沉埋式海底隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及缆索受力,影响其水上施工的安全性和经济性。以一管段系泊工程为例,利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊数值仿真计算模型,首先对系泊系统进行频域分析,然后在时域内考虑JONSWAP波浪谱和水流联合作用,研究环境载荷方向、环境载荷组合方式等因素对系统运动响应及缆索受力的影响。结果表明:管段在高频区域内稳定性较好,响应幅值很小;水流对管段的运动响应影响很大;当环境力以60°入射管段时,管段的系泊缆张力最大。

关键词：沉管管段海洋环境系泊状态水动力分析