針對船舶信息處理系統(tǒng)受到海上環(huán)境影響,導致系統(tǒng)出現(xiàn)信息采集精度低、響應時間長的問題,以提高船舶信息處理系統(tǒng)的性能為目的,提出基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)設計。在無線網(wǎng)絡的背景下,通過船舶信息通信接口設計和無線網(wǎng)絡濾波器設計,完成了系統(tǒng)的硬件設計。利用船舶信息濾波算法設計和船舶信息處理流程,完成了系統(tǒng)的軟件設計,實現(xiàn)了船舶信息的處理。測試結果表明,基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)具有船舶信息處理速度快、精度高的優(yōu)勢。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

船舶信息通信接口設計圖Fig.1Designdrawingofshipinformation

ncommunicationinterface在船舶信息通信接口中，信息儲存器不僅要讀取信息采集單元的信息數(shù)據(jù)，還要將船舶信息錄取后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懮闲畔⒄�，設計船舶信息通信接口可以保證船舶信息數(shù)據(jù)的傳輸。1.2無線網(wǎng)絡濾波器設計在掃描船舶信息的積累過程中，無線網(wǎng)絡濾波器是一種常見的信息積累器，無線網(wǎng)絡濾波器只需要儲存少量的船舶信息，就可以在船舶航行和作業(yè)過程中得到廣泛應用。無線網(wǎng)絡濾波器利用2個反饋系數(shù)，積累脈沖串與濾波器匹配，從而實現(xiàn)船舶信息的處理。無線網(wǎng)絡濾波器結構如圖2所示。圖2無線網(wǎng)絡濾波器結構圖Fig.2Structureofwirelessnetworkfilter以上利用船舶信息通信接口設計，完成信息與陸上信息站之間的傳輸工作，保證信息的實時通信，結合無線網(wǎng)絡濾波器結構設計，使信息處理更具可靠性，實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設計。2船舶信息處理系統(tǒng)軟件設計2.1船舶信息濾波算法設計根據(jù)無線網(wǎng)絡濾波器提供的船舶信息狀態(tài)，估計海上航行的具體位置、速度和方向等，將無線網(wǎng)絡應用到船舶狀態(tài)轉移方程和信息量測方程進行描述，得到：X(n+1)=Φ(n)X(n)+G(n)U(n)+W(n)，Z(n)=H(n)X(n)+Γ(n)。(1)Φ(n)Γ(n)式中：X(n)為船舶狀態(tài)矢量；為船舶狀態(tài)轉移；U(n)為系統(tǒng)輸入矢量；G(n)為輸入控制量；W(n)為噪聲矢量；Z(n)為觀測矢量；H(n)為量測矢量；為量測噪聲矢量。在上述描述條件下，信息濾波流程如下：2n+1δXiρi步驟1計算個信息采樣點和權值；步驟2每一個信息采樣點經(jīng)過變換后，得到：Yi=g[Xi]。(2)步驟3非線性函數(shù)Y=g[X]的均值和協(xié)方差估計。利用無線網(wǎng)絡濾波器提供的船舶信息狀態(tài)，對船舶信?

治?3.1測試環(huán)境基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)性能測試環(huán)境如表1所示。表1測試環(huán)境Tab.1Testenvironment名稱環(huán)境名稱環(huán)境中央處理器Inteli85880顯示器1600*900分辨率顯卡GTX760操作系統(tǒng)Win7內(nèi)存8Gb頻率1600MHz3.2實驗結論3.2.1船舶信息采集精度對比試驗以系統(tǒng)運行時間為自變量，采用基于雙單片機的船舶信息處理系統(tǒng)[2]、基于FPGA+DSP的船舶信息處理系統(tǒng)[3]以及基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)，進行信息采集精度測試，實驗結果如圖3所示。圖3船舶信息采集精度結果Fig.3Precisionresultsofshipinformationcollection從圖3的實驗結果可以看出，系統(tǒng)在運行過程中，文獻[2–3]的船舶信息處理系統(tǒng)隨著系統(tǒng)運行時間的變化，船舶信息的采集精度具有一定穩(wěn)定性，但是整體的精度值偏低，40%以下的船舶信息采集精度不滿足海上作業(yè)環(huán)境對信息采集精度的要求；而基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)在運行過程中，船舶信息采集精度最高可達到95.8%，最低采集精度也接近了80%，說明基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)可以滿足船舶海上航行和作業(yè)的信息處理要求。3.2.2系統(tǒng)響應時間對比試驗分別采用基于雙單片機的船舶信息處理系統(tǒng)、基于FPGA+DSP的船舶信息處理系統(tǒng)以及基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)，對處理船舶信息過程中的平均響應時間進行了測試，實驗結果如圖4所示。圖4系統(tǒng)平均響應時間對比結果Fig.4Comparisonresultsofsystemaverageresponsetime從圖4的實驗結果可以看出，文獻[2–3]及基于無線網(wǎng)絡的船舶信息處理系統(tǒng)隨著系統(tǒng)運行時間的變化，平均響應時間都在增加，但是文獻[2–3]的船舶信息處理系統(tǒng)平

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3074505