[發明專利]一種多通道電磁計程儀的速度誤差抑制方法及抑制系統

在審

• 申請號: 202011428062.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112649619A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 宋廈;蘭儀鳳
• 申請（專利權）人: 中船航海科技有限責任公司
• 主分類號: G01P3/50
• 分類號: G01P3/50;G01P21/02;G01C25/00
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 周濤

本發明涉及到一種多通道電磁計程儀的速度誤差抑制系統，該系統包括有主機、電磁傳感器和顯示應用端，多個電磁傳感器分別設置于船體的兩舷側，該多個電磁傳感器分別連接并輸入數據至所述的主機，該主機處理數據并將處理后數據輸出至顯示應用端；主機內設有電路板，電路板上布置有采樣板卡、信號預處理板卡、數字信號處理板卡、輸出接口板卡、主控制板卡和電源板卡，所述的數字信號處理板卡內設有原始信號評估模塊、數字濾波模塊、原始速度獲取模塊、原始速度交織模塊和誤差抑制校準模塊；本發明還涉及到速度誤差抑制方法。本發明的方法和系統大大降低設備隨機誤差，提高了整個電磁計程儀運算結果的魯棒性，從而得到更穩定的航速。

技術領域

本發明涉及到航海導航領域，特別涉及到一種基于多通道電磁計程儀的速度誤差抑制方法以及抑制系統。

背景技術

電磁計程儀是利用法拉第電磁感應原理，即長度為L的導體在磁感應強度為B的磁場中以速度V運動時，導體上就會產生感應電動勢E，其大小與導體相對磁場運動速度的大小成正比。磁場由測量桿(或平面傳感器)中的鐵芯上纏繞的激磁線圈產生，導體由傳感器中的二個電極與水連成，由于船以速度V相對水在運動。如果把船作為靜止考慮，即水相對船在運動，也就是導體相對于磁場運動，從而在傳感器兩電極間產生感應電勢，通過兩電極引線和比較變壓器轉變成速度電壓信號，送至速度解算系統，解算出速度值。通常所用的速度處理方式為航速標校，通過順逆順抵消流速影響后計算系數校準速度固有偏差。

現有技術中的電磁計程儀所使用的是單一的傳感器，平面傳感器或桿式傳感器，平面傳感器結構簡單，但由于其測量的是船體與接近船體的水所發生相對運動的相對航速，故其受邊界層影響較大，波動較大且高速情況下空化現象明顯；桿式傳感器結構較為復雜，通過將桿式傳感器伸出至船下一定深度從而避免邊界層的影響，從而可以得到更穩定的航速。實際使用電磁計程儀過程中，由于電磁傳感器在實船中安裝位置的不同，會遇到不同的測速狀況，實船高速運動中，由于伯努利現象的產生，會導致海水中的空氣被壓力差所釋放從而阻擋住部分傳感器電極，此時，單一的傳感器會發生測速掉速現象，我們稱這種現象為電磁計程儀空化現象導致的測速異常。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種基于多通道電磁計程儀的速度誤差抑制方法以及抑制系統。本發明的方法和系統要能夠大大降低設備隨機誤差，提高整個電磁計程儀運算結果的魯棒性，得到更穩定的航速。

為了達到上述發明目的，本發明專利提供的技術方案如下：

一種多通道電磁計程儀的速度誤差抑制系統，其特征在于，該系統包括有主機、電磁傳感器和顯示應用端，多個電磁傳感器分別設置于船體的兩舷側，該多個電磁傳感器分別連接并輸入數據至所述的主機，該主機處理數據并將處理后數據輸出至顯示應用端，該顯示應用端為船員觀察屏或為導航設備；

所述的主機內設有電路板，電路板上布置有采樣板卡、信號預處理板卡、數字信號處理板卡、輸出接口板卡、主控制板卡和電源板卡，所述電磁傳感器分別連接至采樣板卡進行AD數據采樣，所述的信號預處理板卡進行模擬信號處理并轉換為數字信號，所述數字信號處理板卡中進行速度誤差抑制處理，所述的輸出接口板卡連接至顯示終端或導航設備；

所述的數字信號處理板卡內設有原始信號評估模塊、數字濾波模塊、原始速度獲取模塊、原始速度交織模塊和誤差抑制校準模塊；

所述的原始信號評估模塊接收原始波形信號，分析電極信號高低頻分量及信噪比；

所述的數字濾波模塊對原始信號進行低通濾波；

所述的原始速度獲取模塊是將原始波形輸入后計算獲得原始瞬時速度；

所述的原始速度交織模塊是將獲得的多通道原始瞬時速度進行交織，獲得原始瞬時速度數組；

所述的誤差抑制校準模塊是將交織后獲得的原始瞬時速度數組計算，獲得融合后的速度，該速度即為所輸出的船舶航速值。