發(fā)布時間：2020-10-08 20:02

　　 新型導(dǎo)航傳感器的日益升級,船舶導(dǎo)航算法的推陳出新,計算量及實時要求不斷提高,航海范圍的不斷延伸,使得導(dǎo)航算法的性能驗證工作顯得愈發(fā)重要。雖然實際物理裝備測試可以直觀的給出導(dǎo)航算法性能驗證結(jié)果,但是受到地域、物理時間等客觀因素限制,試驗成本高,測試效率低。因此,搭建可以驗證全緯度導(dǎo)航算法性能強大的船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺,成為導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)中最優(yōu)的方式�，F(xiàn)有船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺存在真實航行運動路線還原性差,無法驗證全緯度導(dǎo)航算法,單機模式下的平臺在驗證跨大緯度長航時的導(dǎo)航算法時,有限的運行能力和存儲能力,導(dǎo)致平臺無法持續(xù)高強度運行,不穩(wěn)定因素加劇,并存在可視化效果差,升級控件與更新模塊困難的問題。基于以上問題,本文研究設(shè)計以太網(wǎng)模式下船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺,提高平臺的可維護(hù)性,增強使用周期與工程實用性。針對現(xiàn)有平臺存在載體運動模型固定單一,無法貼近真實航行路線,直觀性差,并存在無法驗證全緯度導(dǎo)航算法的問題。結(jié)合海圖元素,通過對基于海圖的船舶航跡位置及航向規(guī)劃算法展開研究,并設(shè)計在中低緯以及極區(qū)的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生算法,海圖實時船位顯示,最終達(dá)到模擬更真實的航行軌跡來驗證全緯度導(dǎo)航算法的目的。單機模式下船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺,在驗證跨大緯度長航時算法時,面臨計算存儲任務(wù)繁重,計算機長時間高強度運行,不穩(wěn)定因素加劇,觀察驗證結(jié)果需切換界面,操作不便捷。設(shè)計以太網(wǎng)拓?fù)淠Ｊ浇⒎⻊?wù)端與客戶端,基于TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)系統(tǒng)間的穩(wěn)定通訊,將整體驗證工作合理分配,可提高計算能力、運行能力與存儲能力。算法分散化管理在一定程度上可提高安全性與保密性,同時平臺多屏顯示,用戶無需切換界面,便可同時觀察載體實時航行位置、導(dǎo)航定位結(jié)果、導(dǎo)航誤差等信息,可提高便捷性。為提高平臺系統(tǒng)界面的美觀性、更新與升級模塊的靈活性,應(yīng)用VC++、High Speed Chart控件,增強動態(tài)顯示效果,應(yīng)用海圖與表盤ActiveX控件,增加軟件可維護(hù)性。在平臺調(diào)試中,針對界面卡頓、閃爍,數(shù)據(jù)粘包現(xiàn)象提出解決方案,并優(yōu)化加載算法.dll文件與保存文件的方式,使其在加載與驗證多算法方面具有便捷性與穩(wěn)定性。最后,基于船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺分別進(jìn)行極區(qū)與非極區(qū)下的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法、SINS/GNSS組合導(dǎo)航算法、SINS/DVL/GNSS多源信息融合組合導(dǎo)航算法、長航時SINS/DVL/GNSS多源信息融合組合導(dǎo)航算法,等一系列算法的性能驗證工作,完成平臺的功能與性能測試。經(jīng)測試,該平臺是滿足設(shè)計需求的平臺,具有優(yōu)秀的實用性與現(xiàn)實意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U665.2;TP212
【部分圖文】：

介紹了課題的研究背景及意義，分析了船用導(dǎo)航系統(tǒng)及其史及現(xiàn)狀。章 船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺總體方案研究。首先對平臺的功能和。總結(jié)平臺的設(shè)計思想，研究平臺的組成，對平臺框架進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)設(shè)計。章 平臺實現(xiàn)原理與基于海圖航線的全緯度傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生算法研究方案開展研究，分析導(dǎo)航算法仿真實現(xiàn)原理與傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生算法規(guī)劃的全緯度軌跡發(fā)生進(jìn)行算法原理研究。章 船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺基于 TCP/IP 多線程網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計。依海圖航線規(guī)劃客戶端、導(dǎo)航解算客戶端進(jìn)行通訊設(shè)計。主要包括接計、以及程序邏輯設(shè)計。章 船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺的實現(xiàn)與驗證。對船用導(dǎo)航算法性能過程中涉及到的軟件技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行闡述，解決調(diào)試中的問題并優(yōu)化加式。最后，對仿真驗證平臺進(jìn)行多導(dǎo)航算法驗證。

秉承以上的思想，是搭建方案的基礎(chǔ)與核心。2.4 船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺組成與框架2.4.1 船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺組成基于課題需求分析，確定搭建平臺系統(tǒng)為以太網(wǎng)拓?fù)淠Ｊ�。拓�(fù)涫且环N網(wǎng)絡(luò)形狀，體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種物理布局，即用什么方式以及傳輸媒體互連設(shè)備把網(wǎng)絡(luò)中的計算機等硬件設(shè)備連接起來。以太網(wǎng)拓?fù)淠Ｊ较掠腥舾蓚�相互連接在一起的服務(wù)器和客戶機（C/S 模式），依靠系統(tǒng)間的通信，共同完成一個大型任務(wù)。提高了信息處理的可靠性及靈活性[38]。搭建的以太網(wǎng)模式下船用導(dǎo)航算法性能驗證平臺在計算機系統(tǒng)上分為兩部分，主控系統(tǒng)（服務(wù)端），仿真目標(biāo)機系統(tǒng)（海圖航線規(guī)劃客戶端 A、導(dǎo)航解算客戶端 B），其中導(dǎo)航解算端可以有多個，如果用戶需要同時進(jìn)行多種算法的性能對比，比如進(jìn)行航線設(shè)定之后，要比較 INS/DVL，INS/GNSS 組合導(dǎo)航算法在該過程的誤差特性，可以一臺導(dǎo)航解算計算機運行 INS/DVL 仿真驗證程序，一臺計算機運行 INS/GNSS 仿真驗證程序，同時觀察它們的運行界面來分析問題，以三臺計算機為例，物理連接如圖 2.1 所示。

14船舶運動狀態(tài)進(jìn)行建模以及數(shù)據(jù)發(fā)生，提供測試的條件，然后進(jìn)行慣性導(dǎo)航算法的解算，經(jīng)解算后輸出導(dǎo)航的位置、速度、姿態(tài)信息。將該過以太網(wǎng)拓?fù)淠Ｊ浇Y(jié)合起來。將設(shè)定航線以及導(dǎo)航定位地理位置信息顯示目標(biāo)機系統(tǒng)中，作為海圖航線規(guī)劃客戶端 A。將加載導(dǎo)航算法以及導(dǎo)航個仿真目標(biāo)機系統(tǒng)中，作為導(dǎo)航解算客戶端 B。將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)生分配作為服務(wù)端。因此主要的計算工作被合理分配到兩臺計算機上，分別是算客戶端 B。海圖界面的資源顯示等工作在海圖航線規(guī)劃客戶端 A 進(jìn)不完成計算任務(wù)，但是顯示清晰度高的海圖資源圖片，以及繪制、刷新占用比較多的 CPU 資源。所以，如上安排合理的分解了在驗證導(dǎo)航算，如圖 2.3 所示。

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本文編號：2832692