基于LabVIEW的船舶三自由度仿真平臺(tái)運(yùn)動(dòng)解算與濾波算法研究.pdf

1、船舶在海面上航行時(shí)，由于受到海浪、海風(fēng)和洋流等海洋環(huán)境擾動(dòng)的作用，必然會(huì)產(chǎn)生各種搖蕩運(yùn)動(dòng)。研究船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)有四個(gè)基本途徑：仿真平臺(tái)，船模實(shí)驗(yàn)，實(shí)船實(shí)驗(yàn)和理論分析。這四者都有它自己處理問(wèn)題的方法，但也不是完全孤立的，都有一定的聯(lián)系。 船舶三自由度仿真平臺(tái)可由艦船運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(模型或?qū)嶋H的)來(lái)驅(qū)動(dòng)或者由數(shù)值模擬的結(jié)果驅(qū)動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬船甲板的縱搖、橫搖和升沉運(yùn)動(dòng)，有了模擬甲板運(yùn)動(dòng)，就必須有對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。由于需要對(duì)升沉運(yùn)動(dòng)的測(cè)

2、量，而且三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)都是耦合的，故簡(jiǎn)單用單一方向的角速率陀螺或垂向加速度計(jì)是滿(mǎn)足不了上述要求的，也獲取不到平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)信息。為此采用國(guó)際上廣泛使用的捷聯(lián)式測(cè)量系統(tǒng)，得到運(yùn)動(dòng)測(cè)量信息，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)解算軟件，實(shí)時(shí)在線(xiàn)計(jì)算出所需要的三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的時(shí)間歷程，并進(jìn)行濾波處理，提供給預(yù)報(bào)機(jī)進(jìn)行預(yù)報(bào)算法的研究。 本文首先研究了捷聯(lián)式測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法和基于捷聯(lián)式測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)解算方法，并給出了解算輸出信號(hào)和平臺(tái)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的對(duì)比曲線(xiàn)；其次對(duì)船舶

3、運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，得出船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，為Kalman濾波提供了模型依據(jù)；再次研究了測(cè)量信號(hào)的濾波算法，分別采用了Kalman濾波算法和自適應(yīng)Kalman濾波算法，并給出了兩種濾波算法的效果曲線(xiàn)；最后利用LabVIEW開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)軟件，利用LabVIEW軟件和PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡硬件組合進(jìn)行捷聯(lián)式測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，并利用LabVIEW軟件的MATLABScript函數(shù)調(diào)用MATLAB引擎對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)解算和濾波，得到三自由