基于EKF的轴频电场幅值与相位的融合定位方法

为提高利用舰船轴频电场进行舰船定位与轨迹探测的精度,设计了一款融合轴频电场幅值信息和相位信息的扩展卡尔曼滤波器.在空间直角坐标系下,结合浅海中水平时谐电偶极子电场解析式和遗传算法建立了位置计算模型,确定了场源到场点的距离.针对舰船定位时受到各种因素的影响导致定位效果难以达到理想精度的现状,提出了融合轴频电场幅值信息和相...     

三补偿阳极的电场特性建模和优化计算

为深入研究阳极数量和安装位置对舰船电场特性的影响,在分析单个和两个阳极情况时电场特性的基础上,通过多群进化规划算法对电场分布进行优化计算,建立数学模型并仿真分析了采用三补偿阳极时舰船周围水下电场的分布情况,得到了三个补偿阳极对于舰船电场防护效果的影响.最后,进行实船安装三个阳极的电场测量分析实验,实验结果与仿真结果一致,证明该方法对舰船阳极的安装数量和位置有直接指导作用.     

使用双矢量传感器定位深海中水平直流电偶极子源

船舶在海水中产生的电场是一种重要的目标特性,一般可用水平直流电偶极子的场进行模拟.基于空气-海水两层模型的假设条件,提出了一种海水中水平直流电偶极子源定位方法.该方法利用水平直流电偶极子的水下电场分布特征,通过在垂直海面方向布置两个三轴电场传感器测得相应位置的电场强度,就能反演估计出偶极子在水平面内相对于测量点的位置....     

水下物体对船舶电场的扰动分析

讨论了海洋船舶腐蚀引起的静电场的基本模型,对GalvanicSystem电场在水中兵器、电场测量体等实体附近可能产生的电场畸变进行了分析计算.理论计算表明:雷体等水下实体对电场的扰动的大小主要取决于雷体与舰船的距离、雷体材料的电阻率、雷体的尺寸.当距离大于10m时,其引起的电场畸变的相对变化率小于2%,由此得出了利用舰船电场远场作为启动信号时可以不考虑电场扰动的结论.     

一种海洋环境地磁场三分量的测量方法

提出了一种利用安装在舰船上的三分量磁传感器进行地磁场测量的方法.从理论上解决了在任意舰船姿态下,消除测量中舰船磁场干扰的问题.为测量船在海上测量地磁场的三分量奠定了理论基础.根据我国舰船普遍安装的导航设备的精度,进行了计算机仿真.从仿真结果看,其误差不超过50 nT,能够满足舰载消磁系统对三分量磁场的精度要求.     

一种姿态测量装置在迫击炮上的应用

由于迫击炮后坐力大,自身稳定性差,射向保持需要其他设备辅助,因此,设计了一款利用MEMS传感器的姿态测量装置,在迫击炮实施瞄准、射击的过程中,作为稳定的辅助设备对外提供迫击炮的相对方位角、水平姿态信息等,从而构成了稳定的坐标系统,用来定位原射击位置,并且能够用来修正火炮射向和射距,保证本次射击过程中的精度.对整个装置的设计过程进行了叙述,包括总体方案设计、算法方案设计、硬件设计、软件流程设计等.     

基于混合优化算法的单分量磁性定位方法

为解决现有磁定位方法的定位精度较大程度上依赖于定位参数初始值估计精度的问题,提出了基于混合优化算法的单分量磁定位方法.首先利用舰船垂向磁场的衰减特性构造了相关系数函数,该函数与测量面上磁场的拟合误差函数共同组成了一种新的多目标规划函数,然后将微分进化算法与方向加速法相结合形成了混合优化算法,再利用该算法通过多目标规划函数确定最优的定位参数解.实验证明,对于未安装定位系统的半合作舰船,该定位方法利用磁传感器所测目标的垂向磁场,能较准确地确定舰船相对于磁传感器的位置,定位结果稳定可靠,定位精度较高.     

舰船磁场动态检测中舰船航迹测量方法研究

针对目前采用GPS或全站仪定位时需要与舰船合作操作、效率低下等问题,提出了一种基于图像匹配定位技术的舰船航迹测量方法,即当舰船通过测量区域时,利用两台摄像机对其进行同步拍摄,然后将视频实时传输至笔记本,再用光流法、Meanshift算法和SURF特征对视频进行处理从而得到舰船在不同时刻的三维坐标,最终确定其航向和位置。实验结果表明:在10 m的拍摄距离下,目标定位误差平均为0.096 m。采用该方法对舰船航迹测量时定位精度较高且后期操作简单易行,具有非合作的特点。     

舰船水下静态电场深度换算的格林函数法

为从有限深度、有限范围内的舰船水下静态电场数据获知实际舰船更大深度上的场分布特征,在对深海环境中舰船静态电场满足的拉普拉斯方程进行求解的基础上,提出静态电场深度换算的格林函数法,推导出了换算公式的边界积分表达式,给出了实际应用中换算公式的近似计算方法。以舰船静态电场的基本模拟体——单个水平电偶极子的场为例,采用数值仿真的方法对换算公式进行了验证,并对近似计算方法进行了讨论。研究结果表明:该方法可直接通过对测量平面上离散场量进行二重求和来实现静态电场的各类深度换算;与文献中已有的换算方法相比,其换算过程更为快捷。     

高速旋转弹位置与姿态测量数据分析方法

精确的弹箭位置与姿态测量数据是提高制导弹箭射击精度的基础。通过分析高速旋转弹位置与姿态传感器的量测噪声,采用卡尔曼滤波方法进行误差估计,以提高测量精度。基于高速旋转弹质心运动和角运动方程,建立了系统状态方程;根据全球定位系统和地磁传感器的测量原理,建立了量测方程;以某弹飞行数据为例,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和无味卡尔曼滤波(UKF)分别对弹箭的位置和姿态进行最优估计。仿真结果表明,采用上述方法可有效减少系统误差,并使综合误差进一步降低,射程与高度误差均控制在±1 m,攻角和侧滑角误差分别为±0.02 rad和±0.01 rad,可满足工程应用的要求。     

位置信息场定位法在低精度测向传感器中的应用

多站无源定位中,测向交叉定位法是一种广泛应用的经典方法,但如何从多个低成本低精度测向传感器获得高精度定位效果的研究相对较少。目标位置信息场定位法在处理多目标定位问题时能够同时确定目标数目和多目标位置,对传感器测量数据具有较好的融合性能。运用目标位置信息场定位法,研究在感兴趣定位区域内用多数低精度测向传感器代替少数高精度测向传感器进行定位,并借助定位算法的GDOP对定位效果进行描述。理论分析与仿真实验表明,目标位置信息场定位法可以用于多数低精度测向传感器测向交叉定位,并且可以达到少数高精度测向传感器同样的定位效果,具有重要的应用价值。     

MS860动态测姿试验精度分析

为了评估动态MS860型GPS姿态测量性能,将其安装在某船上进行系统测试.采用动态滤波的方法采集MS860姿态信息,同时同步采集某型平台罗经的数据.在此基础上,用误差统计方法评估姿态测量系统的精度性能.结果表明GPS姿态测量系统可以满足舰船姿态测量的需要,其航向的测量精度优于平台罗经系统.     

一种用于舰船电力网络绝缘监测的弱电流传感器的设计

结合舰船电力网络绝缘监测装置进行支路电阻测量与故障支路判断时的需要 ,设计了采集漏电流信号的大口径弱电流传感器 ,并给出了试验数据 .设计出的传感器已用于实际装置 ,试验运行状况良好     

海水电导率对舰船电场等效场源强度影响的实验研究

为掌握海水电导率对舰船水下腐蚀相关电场等效场源强度的影响,首先在实验室中模拟舰船船壳、螺旋桨、海洋环境、外加电流阴极保护系统,并通过外加电流使防护对象处于恒定保护电位;然后,在模拟船壳的不同涂层状态下改变海水电导率,分别测量流至船壳、螺旋桨的防腐电流及总的保护电流;最后,对测量结果进行了分析。结果表明:舰船腐蚀相关静态电场等效场源强度是近似正比于海水电导率的。实验研究结果为舰船腐蚀相关电场等效场源的确定及场的推演换算奠定了基础。     

平行度动态测量的新方法

平行度测量是舰船设备系统标校的前提,传统的平行度测量方法需要依赖"星"或"标"的配合,由于舰船所在位置的限制,可能不具备设置"星"或"标"的条件,利用夜空的星星也很受限。为克服环境条件对标校的限制,可以采用角速率陀螺作为传感器动态测量指向设备的平行度,推出了计算俯仰和旋回零位误差的公式,并对器件误差的影响进行了估算,计算结果说明现有的角速率陀螺器件的精度能满足本测量方法的需求。该研究成果可在舰船设备系统标校中运用,以克服传统方法依赖外界条件的难题。     

求解舰船消磁系统S矩阵的一种新方法

利用舰船感应干扰系数矩阵和消磁系统传感器检查绕组电磁常数定义了舰船消磁系统模拟特征矩阵———S矩阵.进一步阐述了用S矩阵模拟产生舰船消磁系统在任意地点和任意姿态下的真实消磁电流的原理方法.在定义消磁系统电流状态矩阵基础上,推导了S矩阵各元素新的数学表达式,从而得到S矩阵一种新的求解和测量方法.     

船舶尾流感应电场特性研究

用麦克斯韦方程推导了船舶尾流感应电磁场的两层模型计算公式,并对船舶尾流感应电磁场的特性进行了仿真分析,重点分析了尾流感应电场的水下特性。仿真结果表明:感应电场信号在水下具有频率低、距离越远幅值衰减速度越小、功率谱为线谱的特性,因此可用于船舶的远程水下探测。实测船舶电场数据表明:船舶尾流感应电场是可测的,有明显的低频特性,实测数据的量级和功率谱均与理论模型基本一致,证明了该理论模型的正确性。     

利用线阵CCD自动测量MSBS中悬浮模型的位置与姿态

以我国自行研制的磁悬挂天平系统为背景,主要研究了利用线阵CCD传感器构建MSBS的模型位置与姿态测量系统以及相应的传感器配置方案、信号转换、测量原理和测量流程等问题。该系统的位置与姿态测量系统以两组共5片线阵CCD作为MSBS中悬浮模型的5自由度位置与姿态传感器,以串联的多级惯性环节电路为脉宽-电压转换电路,将测量信号分别输入控制回路和校准测量回路。文中详细介绍了5片CCD传感器的配置方案及其测量原理,然后研究了使用多级惯性环节实现脉宽-电压信号的转换问题,并对该方案进行了理论分析和仿真,最后研究了利用CCD的测量信号反演悬浮模型位置与姿态的数学原理及其自动测量流程。     

基于水下地形匹配的捷联系统误差估计方法

潜器进入匹配区时捷联系统已积累了一定的误差,有效利用匹配信息对误差进行修正是保证后续航行精度的基础;通过建立水下地形匹配辅助导航系统误差模型,以地形匹配模块和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,设计了卡尔曼滤波器。仿真研究证明:所设计的滤波器具有良好的估计精度;同时,通过设计潜器航行动作证明了相关误差量的估计效果与潜器运动激励有关,为匹配区内进行误差估计时潜器所采用的运动状态提供了参考。     

用二次谐波检测舰船电场的研究

提出一种测量舰船电场的新方法,即用二次谐波方法测量大轴周围磁场,从而确定大轴电流,进而分析由大轴电流带来的舰船电场.理论和实验均表明,该方法结构简单,构思精巧,是检测舰船电场的方法之一.