[實用新型]基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統

有效

• 申請號: 201520733808.0
• 申請日: 2015-09-21
• 公開（公告）號: CN204965772U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 朱中華;王則勝;王權;顧明;趙尚;江潤蓮;王悅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍鎮江船艇學院
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

本實用新型涉及一種艦船航行中姿態動態監控系統，具體地說是一種基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統。

背景技術

目前，國內外有關艦船姿態監控系統的研究相對較多，但基本上都集中在對船位和人身安全的研究。艦船姿態的監控對艦船航行安全保障起著非常重要的作用。目前對水域艦船交通安全監控理論研究與系統開發已比較成熟，但對單船的運動姿態研究及信息監控系統開發難以涉及，利用艦船航行實時監控系統提供的數據來進一步研究惡劣天氣條件下船體的抗風險能力至關重要，這樣就能盡可能避免海上不確定安全事故的發生，然而現有技術中對于單船的運動姿態監控沒有得到任何研究，因此不利于單船水上交通安全保障，使得水上交通事故發生率高，導致經濟損失嚴重，另外各型艦船作為海上作戰平臺裝載了大量的武器裝備(如各種口徑的艦炮和導彈、魚雷等)與觀測設備(如各種雷達和光電跟蹤儀等)，大型水面艦艇還裝有艦載機，而這些設備會由于艦船搖擺運動對射擊精度和觀測精度造成嚴重影響。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠避免海上不確定安全事故發生以及消除艦船搖擺運動對艦載武器射擊精度和觀測設備觀測精度影響的基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型的基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統，包括中央控制器、Arduino控制板、安置在艦船上各個方位中的三軸加速度傳感器、用于報警的警報模塊、用來顯示艦船航行三軸加速度值的顯示單元以及能夠進行信息處理的處理器模塊，三軸加速度傳感器、警報模塊、顯示單元以及處理器模塊均與Arduino控制板連接并通過Arduino控制板進行信息傳輸，處理器模塊能夠采集三軸加速度傳感器的數據，分析判斷艦船航行姿態，警報模塊能夠檢測艦船三軸加速度的閥值信息并通過處理器模塊發布報警信息，顯示單元能夠將處理器模塊處理后的艦船航行三軸加速度值進行顯示，Arduino控制板還連接有CDMA模塊。

所述處理器模塊為嵌入式單片機。

采用上述的結構后，由于設置的Arduino控制板、安置在艦船上各個方位中的三軸加速度傳感器、以及能夠進行信息處理的處理器模塊，由此通過在運動過程中的不同位置的三個正交方向上的加速度來感知艦船整體運動姿態的變化，處理器模塊可以在艦船航行時進行識別與分析，分析判斷出艦船具體航行姿態，提高了水上交通安全保障技術水平，從技術上能夠支撐建立一個更安全可靠的水陸交通系統，降低了水上交通事故發生率，減少了經濟損失，并消除了艦船搖擺運動對艦載武器射擊精度和觀測設備觀測精度的影響。

附圖說明

圖1為本實用新型基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本實用新型的基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統作進一步詳細說明。

如圖所示，本實用新型的基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統，包括中央控制器、Arduino控制板、安置在艦船上各個方位中的三軸加速度傳感器、用于報警的警報模塊、用來顯示艦船航行三軸加速度值的顯示單元以及能夠進行信息處理的處理器模塊，三軸加速度傳感器、警報模塊、顯示單元以及處理器模塊均與Arduino控制板連接并通過Arduino控制板進行信息傳輸，加速度傳感器通過在運動過程中的不同位置的三個正交方向上的加速度來感知艦船整體運動姿態的變化，處理器模塊能夠采集三軸加速度傳感器的數據，分析判斷艦船航行姿態，警報模塊能夠檢測艦船三軸加速度的閥值信息并通過處理器模塊發布報警信息，顯示單元能夠將處理器模塊處理后的艦船航行三軸加速度值進行顯示，Arduino控制板還連接有CDMA模塊，CDMA模塊包括由CDMA無線通信和gpsOne空間定位技術等構成，當處理器模塊探測到艦船三軸加速度數值異常時能夠通過CDMA模塊取得定位數據并將消息數據發送到中央控制控制器內，當警報模塊檢測到艦船三軸加速度超過閥值后還能夠將警報信息通過CDMA模塊傳遞到中央控制器內，所說的處理器模塊為嵌入式單片機，其中，本實用新型的整個系統均由系統電源供電。

本實用新型的基于三軸加速度傳感器的艦船姿態監控系統架構基于Arduino上的高性能、低功耗的單片機，通過獲取加速度傳感器的采集信息，經分析和計算后獲取艦船姿態的各項數值；加速度傳感器是檢測物件運動與方向的傳感器，它根據物件運動和方向改變信號的電壓值，如果沿著某一個方向運動，或者受到重力作用，輸出電壓就會根據其運動方向以及設定的傳感器靈敏度方向而改變其輸出電壓，用Arduino控制板的A/D轉換模塊讀取此輸出信號，經單片機計算就可以檢測艦船姿態的變化數值。處理器模塊利用單片機，它是整個系統的核心，完成系統中所有事件的調度；CDMA模塊也是艦船姿態監控系統的一部分，當中央控制器探測到艦船三軸加速度數值異常時，需通過CDMA模塊gpsOne定位取得定位數據并以SMS方式將消息數據發送到控制中心，以實現對艦船某方位的跟蹤；警報模塊檢測到艦船三軸加速度超過閥值后，蜂鳴器啟動30秒的倒計時，如果三十秒內加速度一直在異常波動，則將警報傳遞到監控中心。如果三十秒內加速度數值趨于正常，則將蜂鳴器倒計時間延長一分鐘，如果一分鐘后加速度又劇烈變化，則把警報傳遞到監控中心。當蜂鳴器再經過1分鐘的倒計時后加速度趨于0，則將警報傳遞給中央控制器；如果蜂鳴器1分鐘后后加速度趨于正常，則取消警報，直接返回海況檢測狀態。