[發明專利]一種操縱試驗模型軌跡測繪系統和方法

在審

• 申請號: 202211522176.4
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115824202A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張晨龍
• 申請（專利權）人: 上海船舶運輸科學研究所有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S5/10
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

本發明涉及一種操縱試驗模型軌跡測繪系統和方法，該系統通過在試驗水池岸邊處搭建無線電波主測距基站以及與無線電波主測距基站無線連接的多個無線電波副測距基站，并在船舶模型上設置無線電波應答基站，通過相互協同測量出無線電波主測距基站和各無線電波副測距基站分別與船舶模型的距離，無線電波主測距基站會實時并將船舶模型的位置信息傳送至計算機終端，計算機終端接收位置信息并計算得到每個時刻船舶模型的位置坐標，根據位置坐標測繪出某一時間段內船舶模型的運動軌跡并進行展示，能夠實現對船舶模型軌跡的測繪和其他參數數據的實時顯示，并為解操縱試驗中模型軌跡的數字化測繪提供支撐。

技術領域

本發明涉及無線通訊技術領域，具體涉及一種操縱試驗模型軌跡測繪系統和方法。

背景技術

目前操縱性試驗中對于船模運動軌跡的測量與記錄，采用的都是光學跟蹤法的方法，該方法需在水池岸邊一定距離處放置兩個旋轉觀測臺(類似經緯儀)，每個觀測臺都集成有光學觀察鏡和旋轉角度采集模塊，再連接至工作站的計算機終端進行數據傳輸，在船模上設有觀測標記點。

測量時，需多名操作人員保持觀測船模標記點的動作，并用手均勻轉動觀測臺以跟蹤記錄船模的運動軌跡，負責計算機終端操作的工作人員需要同時輸入相應的功能指令，從而完成對船模運動的監測與數據的記錄保存。

傳統的光學測量法不但耗費人力，而且由于每位操作員的熟練度與旋轉觀測臺時的力度和速度的不同，該方式存在有人為操作誤差影響大、工作內容步驟多、測量數據連續性差等問題，計算機端所繪成的運動軌跡圖也往往是不光順、不均勻、不連續，且存在著一定誤差。由于上位機只具備測量繪圖和原始數據記錄保持的基礎功能，無法直接給出船模操縱試驗的回轉半徑、圓心坐標等主要試驗參數，仍需要實驗人員進行大量的數據擬合、分析計算、實驗對比等工作，不僅費時費力，而且工作效率低。

在船模操縱性能試驗中，操縱性能特征參數的確定，一定程度上取決于船模試驗時運動軌跡的測量水平，因此，亟需一種操縱試驗模型軌跡測繪系統和方法可以準確的繪出船舶在操縱航行過程中的實際運動軌跡，從而定量地得到船舶在規定工況下的回轉直徑等特征參數，回轉直徑越小，船的回轉性能越好。有了這些數據可以分析得出相應實船回轉的迅速程度和所需要的水域大小，從而使駕駛者掌握船舶在港灣、狹窄江面或航道上安全地回旋、轉向并在緊急情況下正確地進行避讓，防范碰撞事故的能力。

發明內容

為解決目前操縱性試驗中對船模運動軌跡的測量與記錄存在的一系列問題，本發明提供了一種操縱試驗模型軌跡測繪系統，通過無線電波測距定位的方式，并由定位基站中的微控制器自主完成解算與通訊，不需要觀測員進行輔助操作，極大地節約了人力，提高了試驗的效率和準確性。本發明還提供一種操縱試驗模型軌跡測繪方法。

本發明的技術方案如下：

一種操縱試驗模型軌跡測繪系統，其特征在于，包括船舶模型、設置在試驗水池岸邊的無線電波測距基站、設置在船舶模型上的無線電波應答基站以及與無線電波測距基站電纜連接的計算機終端，所述無線電波測距基站包括無線電波主測距基站以及與無線電波主測距基站無線連接的多個無線電波副測距基站，通過無線電波主測距基站和無線電波副測距基站構建坐標系；無線電波主測距基站以及各無線電波副測距基站均與無線電波應答基站無線連接，所述無線電波主測距基站、無線電波副測距基站和無線電波應答基站相互之間的高度差小于預設的高度閾值；

基于超寬帶無線通信技術，由設置在試驗水池岸邊的無線電波主測距基站和/或各個無線電波副測距基站發射無線電波，設置在船舶模型上的無線電波應答基站接收所述無線電波并將接收到的無線電波再發送回岸邊的所述無線電波主測距基站和/或各個無線電波副測距基站，無線電波主測距基站以及各個無線電波副測距基站通過各自的微控制器計算出船舶模型的位置信息；各個無線電波副測距基站將計算出的位置信息發送至無線電波主測距基站，所述無線電波主測距基站將自身計算出的位置信息以及接收的各個無線電波副測距基站計算出的位置信息均發送至計算機終端；