艦船海上航行過程中會形成海量數(shù)據(jù)信息,為提高對數(shù)據(jù)信息的利用效率,必須建立起可容納海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng),借助云環(huán)境下的數(shù)據(jù)存儲優(yōu)勢,可以實現(xiàn)航行數(shù)據(jù)實時采集和快速處理。本文分析云環(huán)境下航行數(shù)據(jù)的特征,提出了艦船海上航行數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的工作原理,研究了艦船海上航行數(shù)據(jù)自動采集工作方法,并通過航行數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)仿真對比實驗,驗證了數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價值,可保證數(shù)據(jù)采集的準確性。 

【文章來源】：艦船科學技術(shù). 2020,42(24)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

航行數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)中的硬件組成結(jié)構(gòu)圖Fig.1Hardwarestructurediagramofnavigationdataautomaticacquisitionsystem

感器將感知的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為可用信號，向檢測設(shè)備傳輸。傳感器主要包括前端感應(yīng)元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路和輔助電源等元器件，輸入電壓與輸出電壓分別為30V、20V，工作電流為10mA，測量范圍在100Hz之內(nèi)，抗干擾性為80%。將傳感器安裝到各個監(jiān)測點上，逐一定位，傳感器供電方式為電池供電，可通過GPS定位少量節(jié)點，獲取艦船位置信息。假設(shè)定位節(jié)點為6個，利用信號接收器可測量各個節(jié)點的距離值，再運用MDS算法計算出各個節(jié)點的相對位置，確定節(jié)點的位置分布，如圖2所示。圖2定位節(jié)點中相對位置測算與直觀顯示圖Fig.2Relativepositionmeasurementandvisualdisplayofpositioningnodes在確定各節(jié)點的空間分布狀態(tài)后，引入距離矩陣函數(shù)，求出相應(yīng)數(shù)據(jù)，函數(shù)為：B=12d2i+1n2n∑i=1d2，根據(jù)函數(shù)矩陣獲取最大特征值向量，得出二維空間的擬合構(gòu)圖，初步定為傳感器節(jié)點。為提高傳感器節(jié)點位置檢測的準確性，還需要定位傳感器平移、旋轉(zhuǎn)坐標系，得到傳感器節(jié)點的位置部署。2.2數(shù)據(jù)采集實施建立海上航行數(shù)據(jù)自動采集方程，利用傳感器采集船舶監(jiān)控數(shù)據(jù)，用R表示回波信息矩陣，Q表示環(huán)境影響因素，M表示擴維矩陣，y表示數(shù)據(jù)監(jiān)測矩陣，z表示環(huán)境干擾噪聲，K表示高斯白噪聲，H表示脈沖響應(yīng)，建立起各變量之間的關(guān)系式如下：R=M×y+M×z4，Q=H×y+K。在船舶設(shè)備受到外界因素干擾時，會直接影響到航行數(shù)據(jù)的有效采集，所以必須對受干擾的信號進行濾波處理，以增強采集系統(tǒng)的抗干擾能力。在這一過程中，需要安裝濾波器，以保證傳感器采集系統(tǒng)的有效運行，如圖3?

有效性，本文選取傳統(tǒng)基于GPS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為對照組，并隨機選擇艦船進行24h數(shù)據(jù)動態(tài)采集，獲取對比實驗結(jié)果，如圖4所示。可知本文提出的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集量遠遠大于對照組的數(shù)據(jù)采集量，在電磁波不斷增強的情況下，2種系統(tǒng)雖然都受到了外界干擾，其數(shù)據(jù)采集量都發(fā)生了一定變化，但是本文提出的系統(tǒng)其準確性最低為96%，而對照組系統(tǒng)的準確性卻降低到80%。由此可得出以下結(jié)論：本文設(shè)計的航行數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)具備較高的準確性和抗干擾性，可以滿足云環(huán)境下艦船航行數(shù)據(jù)的動態(tài)采集要求。圖4航行數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)與對照系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集總量對比圖Fig.4Comparisonoftotalamountofdataacquisitionbetweenautomaticnavigationdataacquisitionsystemandcontrolsystem3結(jié)語艦船航行數(shù)據(jù)是艦船安全可靠行駛的重要數(shù)據(jù)，在航行的全過程之中都會有數(shù)據(jù)持續(xù)產(chǎn)生。在云環(huán)境下，艦船要借助云計算、傳感器技術(shù)等先進技術(shù)，構(gòu)建起數(shù)據(jù)存儲量大、數(shù)據(jù)實時采集、抗干擾能力強的航行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保航行數(shù)據(jù)可長時間存儲到云環(huán)境中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供充足的源數(shù)據(jù)，提高艦船航行決策的精準性。參考文獻：張勛,馬豪伯,徐博,等.基于樣本熵和IFOA-GRNN的多普勒計程儀信號失真重構(gòu)[J].應(yīng)用科技,2020,47(3):80–86.[1]林俊,葛海龍,李曉陸,等.江海直達綠色船舶能效大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺[J].船舶,2018(12):104–106.[2]馮亮,董國祥,季盛,等.基于航行數(shù)據(jù)的船舶航行油耗模型建立方法[J].上海船舶運輸科學研究所學報,2020,43(1):27–31.[3]張琪.無人機低空遙感船舶影像航行數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性測試[J].艦船科學技術(shù),2018(12):28–29.[4]何延康,張笛,張金奮,?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于樣本熵和IFOA-GRNN的多普勒計程儀信號失真重構(gòu)[J]. 張勛,馬豪伯,徐博,李權(quán)明,楊慧影,周佳加.  應(yīng)用科技. 2020(03)
[2]基于航行數(shù)據(jù)的船舶航行油耗模型建立方法[J]. 馮亮,董國祥,季盛,文逸彥,黃珍平,喬繼潘.  上海船舶運輸科學研究所學報. 2020(01)
[3]海事安全研究發(fā)展動態(tài)——第13屆船舶導航與海上運輸安全國際會議綜述[J]. 何延康,張笛,張金奮,萬程鵬,鄭文.  交通信息與安全. 2019(06)
[4]江海直達綠色船舶能效大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺[J]. 林俊,葛海龍,李曉陸,陸濤.  船舶. 2018(S1)
[5]無人機低空遙感船舶影像航行數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性測試[J]. 張琪.  艦船科學技術(shù). 2018(24)



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