基于PC104的遥控多功能水下机器人控制系统研究

针对框架式遥控机器人智能控制的问题,设计了一种模块化遥控多功能机器人。介绍了遥控机器人的模块化、多功能总体设计以及控制系统模块化结构。特别针对框架式遥控机器人控制系统耦合及控制效率问题,机器人采用全电推进方式,利用水平与垂直两个分控制系统方式将机器人控制系统分解,并利用改进的增量式PID控制算法实现机器人高精度自动控制。试验结果表明:控制系统具有良好的深度、航向控制能力,可为同类机器人设计提供参考。     

水下滑翔器运动控制与自主导航策略

水下滑翔器嵌入式控制系统采用Philips公司的LPC2478为主控芯片,搭载多路高精度传感器以及伺服执行系统。通过对水下滑翔器的结构分析,构建出水下滑翔器的动力学模型,采用神经网络PID控制算法调节动力学模型中的俯仰角和横滚角,实现水下滑翔器在水下运行时的姿态调节与航迹控制。引入高斯大地线算法,分析处理经纬度坐标与航向角数据,计算得到水下滑翔器的航行距离与航向角偏差数据,从而控制伺服系统实现导航控制。同时,鉴于水面环境与水下环境的差异,为提高水下滑翔器的导航精度,引入水下航位推算算法,推算出水下滑翔器在水下的航向与姿态角,提高其在水下运行的精确度。     

DGPS航向数据计算拖鱼平面位置的精度分析

拖鱼位置归算的关键因素是航向,探讨了使用DGPS航向数据计算拖鱼位置的精度情况,根据计算结果分析了航向数据对拖鱼位置精度的影响,认为在实际操作中应该使用软件和硬件两方面确保航向数据质量,在上下测线时应该注意保持拖鱼航向稳定性。     

亚历山大——地中海南岸的明珠

人类自从第一次驾船驶向海洋起,就一直与各种危险同行:耗尽食物和淡水,遇到狂风巨浪或因触礁而沉没以及失去航向。而失去航向往往意味着无法在预计的时间内到达目的地,或者误人浅海区,导致前两种危险的发生。可见,航向就是船只的生命线。在还没有出现导航设备的时代,水手靠日月星辰和远处的陆地、岛屿指引航向。     

基于北斗短报文的震源船跟踪系统设计与实现

通过在震源船上部署3套GPS接收机,并对3个点的位置信息进行汇总和压缩,利用北斗短报文将压缩后的位置信息推送到陆海联测指挥部,实现对震源船航速、航向的实时监控.根据3个点位信息计算的实时震源船航向,有助于准确把握震源船在进行固定点悬停激发时的航向,克服了以往使用前后两个时刻推算的平均航向代替实时航向等问题.使用我国自主知识产权的北斗短报文进行通讯,大大提高了系统的安全性、可靠性和稳定性;同时陆海联测指挥部可以实时查看震源船是否按事先设定的测线、事先设定的速度和航向进行作业,有效保障了监控平台对震源船的监控,进一步提升安全生产的风险控制能力.     

基于自抗扰的双环路UUV航向角控制方法

针对水下无人航行器（UUV）受到海流海浪等外部扰动与内部模型不确定导致航向角控制品质下降的问题,提出一种基于自抗扰（ADRC）的双环路航向角控制方法。首先,建立了 UUV 的六自由度动力学、运动学模型与水平面动力学模型。然后,设计了一种非线性控制器,将自抗扰控制与双控制环路相结合, 针对系统航向控制所受内部与外部等非线性因素的影响,采用扩张状态观测器对“总和”扰动进行观测与补偿。 在采用自抗扰控制的航向角反馈控制回路的基础上,增加航向角速度内环,降低系统对扰动的灵敏度,改造被控对象的传递函数,为外环路提供良好的被控对象模型。最后,通过仿真实验验证了该控制方法的有效性。     

ZL11-1A型重力仪厄特弗斯改正方法讨论

在对国产ZL11-1A型海洋重力仪采集的实测数据进行预处理的过程中,分别采用实测航向、航速数据和航迹拟合后重算的航向、航速数据两组数据计算厄特弗斯改正值,比较两组数据的计算结果,发现由航迹拟合后重算的航向、航速数据计算的结果效果更好,同时对实测航向、航速进行适当滤波后,再按照经典公式计算厄特弗斯改正值也可得到相当的效果,由此为相关技术人员进行ZL11-1A型海洋重力仪数据预处理工作提供一些依据。     

修正GPS测量舰船航向误差的环境建模法

分析了GPS测量航向时的误差来源,结合试验情况建立修正模型进行GPS航向改正,并运用到实际试验中进行模型检验,结果证明该修正方法切实可靠,能够在一定程度上提高试验精度和可靠性。     

面向回坞任务的AUV航向控制方式研究

AUV自主回坞是实现其水下回收和能源补充的基础,回坞过程中的航向控制技术是能否成功回坞的关键,介绍了基于超短基线声学传感器引导的某重型AUV的回坞方案设计、制导原理和路径跟踪控制方法;研究了水平面内航行器路径跟踪的航向控制问题,提出了回坞时,可以增加横贯推进器或侧翼推进器来进行航向控制的方法。通过湖上试验,验证了以上方法和算法的有效性并得出以下结论:两种方法都适用于水下回坞,侧翼转向更适合有小区域转向需求的AUV;采用横贯推进器进行航向调整,AUV转弯过程深度变化小,深度偏差均值在0.5 m以内;在对折线形的路径进行跟踪时,跟踪能力更强,末程入坞阶段,与设定航线距离偏差均值比侧翼转向方式小0.34 m。     

Kelvin尾迹SAR多视向的成像仿真

利用船只Kelvin航迹模型、海面波模型和二尺度微波散射模型,提出了船尾迹多视向的成像仿真技术,并首次在二维空间中从不同视向仿真船尾迹的SAR图像。结果表明,当雷达视向与船只航向平行时,横波成像明显;当雷达视向与船只航向垂直时,扩散波成像明显;当雷达视向与船只航向有个夹角时,会出现一臂亮一臂暗的现象,这一现象取决于两臂尖波的传播方向与雷达视向的夹角,传播方向与雷达视向越接近平行的波越容易被雷达观测到,从而形成亮臂。仿真结果还得出另外一个结论:船只航向与雷达视向越接近垂直,两臂张角越小。仿真结果和实际的多幅ERS-SAR图像所观测到的结果是一致的。该模型可以有效地模拟Kelvin尾迹SAR多视向成像。     

不同天线组合对GPS姿态测量精度的影响分析

GPS姿态确定的精度不仅与单历元基线解算精度有关,还受基线长度和天线布设结构的影响。探讨了GPS姿态测量系统中基线长度和天线布设结构与姿态测量精度的关系。仿真结果表明:增加航向基线长度,能够提高航向角和俯仰角的精度,增加横向基线长度,能提高横滚角的精度;当基线长度一定时,将两基线正交布设,横滚角的精度最高。     

多波束XTF格式数据航向信息重写入实例

以多波束实际调查数据为例,分析与讨论无航向角的RESON SeaBat 8101et系统XTF格式多波束数据处理问题,提出从Hypack导航软件输出的RAW文本数据中提取电罗经航向与时间数据,经时间匹配与插值处理后重新写进XTF数据文件内.实现时在没有明确的XTF数据格式说明的情况下,通过二进制数据位的系统分析,确定罗...     

重力场辅助水下导航对惯导仪器的要求

水下重力测量的准确性是决定重力场辅助水下导航可行性的一个重要指标。从厄特弗斯改正公式出发,详细分析了纬度、航向、航速精度对厄特弗斯改正的影响方式和影响大小,并以当前海洋船测重力精度作为厄特弗斯改正的误差限定,分析了满足该条件下水下载体的航向、航速需要达到的精度指标,提出了利用惯性系统进行水下重力测量误差修正时对导航硬件的要求。     

立式翼型主体拖曳式水下潜器的设计及操纵性能

针对现有拖曳式水下潜器控制机构复杂、航向与姿态不容易稳定的缺陷,提出和设计了一种具有航向与姿态稳定的多自由度可控制拖曳式水下潜器样机。该样机主要由鱼雷状浮体、固定水平主翼、转角可控制襟翼、立式翼型主体等部分组成,潜器的深度控制通过控制襟翼的偏转来诱导固定水平主翼攻角的改变来实现;潜器的横荡运动操纵以通过控制两个作为转艏控制器的导管螺旋桨的转向与转速、诱导立式翼型主体产生诱导力矩使其产生横向偏转来进行。文中所提出和设计的样机具有运动过程中自我稳定能力强、航向稳定性好、控制机构简单并具有较高实用价值的特点。     

GPS/磁罗经导航系统应用研究

以HMR3000磁罗经和BeeL ine GPS组成组合导航系统,对系统功能和其中的关键难题进行了研究。推导了HMR3000误差模型,根据误差模型与BeeL ine GPS系统进行最优组合;针对此系统及组合算法,进行了一系列的试验测试。试验数据表明,组合导航系统在天线基线长度大于5m时,航向误差小于0.05°,其精度优于单独的BeeL ine和HMR3000;并解决了该组合系统航向连续性等难题。     

基于船只尾迹遥感特征的航向提取方法研究

为解决单景遥感图像上航行船只航向的自动提取问题,研究了船只尾迹遥感特征和基于尾迹遥感特征的提取方法.对海上航行船只尾迹的形态特征和统计特征研究表明,湍流尾迹在遥感图像上出现概率高且特征稳定,其图像表现以条带状特征为主.考虑到湍流尾迹的线性特性,采用Randon变换算法进行了可以表征航向的尾迹提取.通过对10幅尾迹图像提...     

基于磁矩分解的运动舰船磁场模型研究

当前的舰船磁场模型大都是通过其静态特性而构建的,现实适用性较差。围绕运动舰船磁场不同航向、不同航区的适应性模型展开研究。首先分析了舰船磁场建模的等效源方法,接着研究了运动舰船磁场磁矩分解的原理与方法。主要思路是先测量舰船在东、西、南、北 4 个航向上的舰船下方 1 个平面的磁场三分量数据,将这 4 组数据分别作为同一舰船在不同磁化状态下的边界条件,求解出舰船在东、西、南、北 4 种不同磁化状态下的磁矩参数,最后联合求解磁源的固定磁矩和感磁磁矩参数。通过以上过程便可计算出舰船在任意航向、任意航行地点的磁矩,利用磁矩解算磁场得到运动舰船磁场模型。     

波浪作用下缆船拖带系统非线性运动数值模拟

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖点位置匹配的方法,建立了拖船—拖缆—被拖船系统整体非线性拖带动力学模型。为了考察被拖船航向稳定性与横向稳性的关系以及波浪载荷作用的影响,被拖船采用水平面四自由度运动方程,并引入了波浪的作用力和力矩。拖船采用PD控制方法较真实地模拟了拖船航向改变的运动过程。对一个拖船—拖缆—被拖船系统(5 000 t的拖船和3 000 t的被拖船)在时域内进行了规则波浪作用下拖带运动的模拟,计算结果表明被拖带船舶在波浪中运动呈现运动稳定、不稳定和临界状态3种可能的特性。根据模拟计算结果,认为波浪中拖带航向稳定是被拖带船舶保持稳性的必要条件。     

多参数帆船运动监测系统研究

本文根据帆船运动操作各部分的实际需要,寻找航向角、帆角、船速之间的定量关系,设计并实现了一套参数帆船运动监测系统。利用多传感器的有效数据融合,实现了相对于现在国内帆船运动数据测量的更高准确度的要求。通过在帆船搭建系统,进行多次出海训练采集有关运动数据,并MATLAB方法进行数据分析,实现了在某一风流条件下,帆角速度变化数据图和航向角速度变化数据图,为更好指导帆船训练比赛提供数据依据。     

船长日记(三) 受伤

2012年1月25日方位:37°43、5′S,154°40、1′E航向:航向150°航速:7节经过两天的调整,大家都恢复到航海状态,中午准备做米饭好好吃点,因为昨天没有做饭。米放入锅里,我拿了5升水的桶准备往里倒,船倾斜太厉害大约有20度,我稳定了一下双手举起桶,刚倒了一点突然船向右猛地掀了一下,整个人