在海洋航行過(guò)程中,受風(fēng)浪等因素的影響,艦船會(huì)產(chǎn)生垂直軸向的升沉運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)有效的升沉運(yùn)動(dòng)測(cè)量能夠?yàn)榕炤d武器的發(fā)射、艦載機(jī)的起降、鉆井平臺(tái)升沉補(bǔ)償裝置、管道鋪設(shè)船的平穩(wěn)結(jié)構(gòu)等提供參考,增加海洋行駛的安全性與可靠性,對(duì)現(xiàn)代航海技術(shù)與海洋工程的發(fā)展具有重要意義。本文首先提出了基于相位補(bǔ)償方法的升沉測(cè)量方案,針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字高通濾波器在升沉測(cè)量中造成相位超前誤差的問(wèn)題,提出了基于線性調(diào)頻Z變換的相位補(bǔ)償算法,設(shè)計(jì)自適應(yīng)全通濾波器對(duì)高通濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償。該方法能夠輸出實(shí)時(shí)的、高精度的升沉位移信息,但由于頻譜分析得到的頻率信息具有滯后特性,因此該方法存在一定的局限性。為了避免上述頻率估計(jì)的滯后特性,提出了基于自適應(yīng)頻率估計(jì)的升沉測(cè)量方案,引入基于加權(quán)線性傅里葉組合的實(shí)時(shí)頻率估計(jì)方法,對(duì)升沉加速度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)頻率估計(jì),并根據(jù)估計(jì)頻率設(shè)計(jì)自適應(yīng)相位補(bǔ)償濾波器,該方案能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的升沉測(cè)量,但其輸出精度受頻率估計(jì)結(jié)果影響較大。針對(duì)上述算法的缺陷,本文最終提出了基于多重LPF單元的升沉測(cè)量方案,方案中采用反向思維,根據(jù)信號(hào)疊加的原理與低頻誤差項(xiàng)緩慢變化的特點(diǎn),忽略了低通濾波器的相位誤差對(duì)緩慢變化項(xiàng)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）MK4 Mod1 圖 1.2（b）AN/WSN-7A在 21 世紀(jì)的今天，SINS 技術(shù)仍是各個(gè)國(guó)家軍事、科技力量的重要組成部分。2016

圖 1.3 法國(guó) FTI 型護(hù)衛(wèi)艦我國(guó)激光陀螺研究起步于 20 世紀(jì) 70 年代，光纖陀螺起步于 20 世紀(jì) 80 年代[20]，主要研制單位有中國(guó)航天科技九院十三所、航天科工三十三所、北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等。目前國(guó)內(nèi)主流的研制單位均能完成0.001 /oh 的高精度光學(xué)陀螺產(chǎn)品研制工作，在國(guó)際上處于一流水準(zhǔn)。但是距離國(guó)際領(lǐng)先水平還有許多發(fā)展空間，尤其是在陀螺的穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性以及精度保持方面。1.2.2 升沉測(cè)量算法研究現(xiàn)狀升沉運(yùn)動(dòng)是船舶在海洋環(huán)境中常見的運(yùn)動(dòng)方式，而升沉位移和速度的測(cè)量是慣性導(dǎo)航技術(shù)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，對(duì)艦船的穩(wěn)定控制具有重要意義。傳統(tǒng)升沉量測(cè)方法是基于船體動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行量測(cè)的，對(duì)特定型號(hào)船體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、切片研究、海浪運(yùn)動(dòng)特性分析等方法計(jì)算船體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)[21]，由于建模過(guò)程使用線性簡(jiǎn)化并不能完全反應(yīng)載體實(shí)際運(yùn)動(dòng)，因此該方法所得運(yùn)動(dòng)信息精度不高并且模型不能被廣泛應(yīng)用。1987 年，在美國(guó)陸戰(zhàn)隊(duì)水文調(diào)查報(bào)告中評(píng)估了垂向傳感器在升沉補(bǔ)償裝置中的應(yīng)用前景，報(bào)告中評(píng)估了自動(dòng)光電跟蹤系統(tǒng)、視頻型光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、激光水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)以及衛(wèi)星垂直位移

5%升沉幅值（取較大值），一般運(yùn)動(dòng)幅值 1 米以下的升沉精度在 5cm，超過(guò) 1 米沉運(yùn)動(dòng)測(cè)量精度為 5%運(yùn)動(dòng)幅值。目前國(guó)內(nèi)有大量學(xué)者對(duì)船舶的升沉測(cè)量領(lǐng)域做了研究，主要研究單位有哈爾濱工程大學(xué)、海軍裝備研究院、中船重工 701 所、719，現(xiàn)階段也取得了一些研究成果，但是升沉測(cè)量精度還達(dá)不到國(guó)外的精度水平，并內(nèi)所生產(chǎn)的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的手冊(cè)中也沒(méi)有明確的升沉測(cè)量技術(shù)指標(biāo)。圖 1.4（a）PHINS 6000 系列 圖 1.4（b）MRU 5

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于面元法的三體船升沉縱搖水動(dòng)力數(shù)值研究[D]. 張浩健.大連海事大學(xué) 2017
[3]捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)建模與驗(yàn)證技術(shù)研究[D]. 孫旋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]動(dòng)態(tài)環(huán)境下艦船瞬時(shí)線運(yùn)動(dòng)測(cè)量技術(shù)[D]. 曹冰.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[5]艦載多管火箭發(fā)射動(dòng)力學(xué)仿真[D]. 郁兆華.南京理工大學(xué) 2010
[6]主動(dòng)式波浪補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 胡永攀.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[7]基于捷聯(lián)航姿系統(tǒng)的艦船瞬時(shí)線運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量研究[D]. 劉星伯.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[8]微慣性艦體升沉高度測(cè)量算法仿真及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D]. 胡國(guó)兵.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3569967