[發明專利]一種基于光纖陀螺慣導系統的船體變形測量方法

有效

• 申請號: 201310482660.3
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103528536A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐博;肖永平;孫天一;邱立民;劉楊;董海波;單為;金辰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種船體變形測量技術，特別涉及一種實時動態測量船體變形角的方法。

背景技術

在船舶領域，船體變形是一個不容忽視而且必須解決的問題，自20世紀60年代起，國內外船舶領域的學者們開始了船體變形測量方法的研究，起初的測量方法僅僅局限于光學測量法，如偏振光能量測量法、雙頻偏振光法、光柵法、大鋼管基準法等，此類方法有著較高的精度，但僅適合研究靜態的船體變形測量。隨著對船體動態變形測量需求的增長，以及新型測量器件的出現，國內外學者發明了多種新的船體變形測量方法，如液體壓力測量法、攝影測量法、應變傳感器測量法等。但上述方法均是對船體變形進行直接測量，先前所進行的測量信息對于后續的測量沒有輔助作用，而且在船體動態變形測量的實時性方面限制于測量裝置的數據輸出頻率。目前慣性匹配測量法是船體變形測量領域的主要研究方向，相關的理論研究很多，包括船體變形的動態數學模型的研究、海浪驅動模型的研究、陀螺漂移的數學模型的研究等，這些研究成果為慣性匹配測量法的實際應用奠定了堅實的理論基礎。而本發明采用慣性匹配測量法，利用了現有高精度光纖陀螺慣導系統，可以以較高的采樣頻率輸出載體的角速率信息，可以很好的滿足實時性的要求。再利用卡爾曼濾波方法可以有效的利用先前信息，得到船體靜態及動態變形角的線性最小方差最優估計結果。

發明內容

本發明提出了一種適合于測量不同類型的船舶發生的靜態變形和動態變形的基于光纖陀螺慣導系統的的船體變形測量方法。

本發明的技術方案在于包括如下步驟：

（1）將兩套光纖陀螺慣導系統分別安裝于船體的中央位置和船首位置，通過調節光纖陀螺慣導系統基座，將兩套光纖陀螺慣導系統的敏感軸OY、O'Y'軸沿著船體的艏艉線指向船艏，OZ、O'Z'軸垂直于甲板平面指天，OX、O'X'軸與其它兩個軸構成右手正交坐標系；其中，OXYZ和O'X'Y'Z'分別為中央位置處和船首位置處光纖陀螺慣導系統所確立的坐標系；將兩套GPS接收機分別與兩套光纖陀螺捷聯慣導系統相連；

（2）兩套光纖陀螺慣導系統均開機進入工作狀態，利用GPS接收機為光纖陀螺捷聯慣導系統提供統一的時間信息，并實時同步采集兩套光纖陀螺慣導系統所敏感到的船體角速率信息，傳輸至解算計算機；

（3）在解算計算機中，利用依據陀螺漂移模型及船體變形模型所設計的船體變形卡爾曼濾波器處理步驟（2）中得到的角速率信息，實時估計出船體的靜態變形角和動態變形角，實現對船體變形的測量。

所涉及的陀螺漂移模型及船體變形模型為