MS-100型多传感器计程仪设计研究.pdf

船史故木应用研究
Vol.35No.92015.9
MS-100型多传感器计程仪设计研究
范邹,殷宗亮
(1.海军驻九江地区军事代表室,江西九江33200722.七o七所九江分部,江西九江332007
摘要:本文针对传统计碧仪存在的不足,提出了一种新型多传感器计程仪设计方法,具有自主精确组合
测速的特点
关键词:多传感器计程仪
中图分类号:U666文献标识码:A
文章编号:1003-4862(2015)09-0060-02
Research on Design of MS-100 Multi-sensor Vialog
Fan Zou, Yin Zongliang
(I.Naval Representatives Office in Jiujiang, Jiujiang 332007, Jiangxi, China
2. Jiujiang branch of 707th institute, Jiujiang 332007, Jiangxi, China
Abstract: Aimed at shortcoming of conditional vialog, the paper presents a new designing method for a
multi-sensor vialog with accurate and independent features
Keywords: multi-sensor, vialog
0引言
计稈仪作为普航设备,用于测量航速并累计
1.2主要性能
航程。传统的计程仪主要为电磁式、压差式或多
1)测速范围:-40kn~40kn;
普勒式的单一传感器计程仪。单一传感器方式的
2)测速误差:不大于0.2kn或1%(取大值
计程仪存在测速精度低、工作稳定性差等局限性。
3)测流误差:不大于0.25kn或1.5%(取大
MS-100型多传感器计程仪作为新研制的设备,
值
遵循以下指导思想进行设计创新:
2工作原理
)分析各种测速传感器的工作局限性,通过
互补测速方式实现全天候稳定持续不断的组合测2.1方案组成
MS-100型多传感器计程仪组成见下图。
速
2)发展基于北斗导航卫星信号的精确测速技
主仪器
术,实现自主测速。
1主要技术指标
式算饥
1.1主要功能
1)具有对地测速功能;
信写观器
2)具有对水测速能力;
3)具有测流功能
4)具有对外发送航速、航程、状态信息功
图1多传感器计程仪组成
收稿日期:2015-07-09
MS-100型多传感器计程仪配置了北斗
作者简介:范邹(1979):男,工程师。研究方向航海仪GPS、声多普勒換能器共一个测速通道。信号处
器
理器通过处理这三个通道的信息获得最终的速度
万方数据
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船之故本应用研究
信息,并通过对外接口将相关信息发送给不同的
MS-100型多传感器声计程仪多普勒部件,
用户。设备的信息流程说明如下:
直接用市面上已有的声多普勒计程仪,技术成
)根据犬线的公用技术,北斗天线、GPS熟,仪需直接继承使用;没有技术难度。需重点
天线可采用天线共用技术,在必要的情况下,可解决的关键技术与措施在于卫星测速技术的选取
考虑加入格拉纳斯天线。系统配置GPS测速通道和利用。
的原因是目前我国北斗系统暂时还未做到全球覆
常见的卫星测速技术主要包括卡尔曼滤波
盖,在这些区域可使用GPS信号测速1。卩星信位置求导和直接观测多普勒数值等三种方法。其
号接入相应的接收卡进行处理
中卡尔曼滤波方法的测速精度较高,但理论上较
2)多普勒测速通道包括换能器基阵和信号为复杂。位置求导法的数学概念明晰,但精度的
处理器两部分,多普勤计程仪主要用来测量两维提高严重依赖于定位精度,尤其是动态定位时的
对地、水航速,对地时工作水深(基阵面起算)多余观測值较少,难以保证高精度测速。多普勒
小于200m,对外接口为直流供电和RS422接口;技术的測速精度对位置精度依赖性不强,利用接
3)主仪器是MS-100型多传感器计程仪的核收机测到的相位变化率,采用双差技术确定速
心,采用 ALLNNONE嵌入式计算机、触摸屏技度,易于实现高精度,避开了整周期測速模糊度
术,完成计程仪的操作、显示、解算、对外信息、问题。
发送等功能
MS-100型多传感器计程仪的卫星测速部件
4)卫星信号处理器采用OEM模组方式,获中,采用卫星信号的直接观测多普勒数值技术测
得卫星信号后,主要完成其多普勒频率解算获得速,但同时也对其余两种方法测速结果予以解算,
速度信息,对外接口为直流供电和RS422接口。确保信息冗余。
2.2使用方式和工作流程
众所周知,利用的卫星越多,测量的结果越
MS-100型多传感器计程仪主要有如下三种精确。因此,组合GPS和北斗双星座,是提高系
使用方式
统测速精度、提高测速可用性的关键技术。要解
1)在北斗、GPS、多普勒三者之间,按顺序決双星座利用问题,解决两个系统的坐标変换
优先选择绝度速度输出,确倸输出最高质量、持时钟转换及时钟误差问题是突破双星座利用技术
续不间断的对地航速;
的关键途径的。
2)多普勒测速通道持续输出对水速度,当最
恶劣情况发生的时候,没有绝对速度源,则使尸4结语
多普勒对水速度替代绝对速度对外输出
本文针对传统计程仪的不足,分析了MS-100
3)在绝对速度和相对速度同时有效的情况型多传感器计程仪的方案组成、工作原理、使用
下,对两者同步求取矢量差,获得实时洋流速度,方式和工作流程等。介绍了利用新兴技术,发展
并对外输出。
基于北斗导航卫星信号的自主精确组合测速技术
2.3设备布局
的新型计程仪,探讨了未来计程位技术发展方向
MS-100型多传感器计程仪由信号处理器、与趋势。
天线、换能器基阵等主要的3个部分组成,其中
的换能器基阵布置时,要求距船艏1/3船长处
参考文献
是全船流场最为稳定的地方,因此测速传感器主[l]陈传欣船用多普勒计程仪速精度分析航海技术,
要集中布置在此,实际确定具体位置时,应避开
2004,(2)
排、取水口,并且其周围船底上没有任何四凸物。[2]高音,陈铎GPS与船用计程仪及陀螺岁经的关系.大
信号处理器则布置在任意导航舱室或部位即
连水产学院学报,1998,(4)
可,其距换能器基阵的距离没有明显的限制,但『3]李峻年,孟士超.船用卫星导航设备对复合式计程仪
距离天线的位置有一定要求,必要时可以考虑中
校正的探讨.现代导航,2011,(3).
继器之类的技术措施。
3关键技术及解决措施
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