专利名称：船舶航迹测量与分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种船舶运动特性测量与分析领域，具体涉及一种船舶航迹的测 量与分析装置。
背景技术：
船舶在航行时，为安全起见需要借助现代化的技术对船舶运动特性进行动态跟 踪、测量和分析，主要包括信息测量系统、计算机信息融合处理系统和综合信息显示 系统三大部分。目前普遍使用全球定位系统(GPS)对船舶航迹进行动态测量，GPS 已广泛应用于航空、航海和地面运载工具的导航和定位。差分GPS (DGPS)就是把高 精度的GPS接收机安装在位置准确测定的地点组成基站，基站接收GPS卫星信号所测 定的位置和本站已知位置相比较求得位置测定误差或伪距测量误差，并将这些误差作 为校正值向四周空间发播。基站附近的GPS接收机收到来自基站的校正信号，修正自 身的GPS测量值，从而大大提高定位精度。专利申请号为200610037050.2、申请人为"广州文冲船厂有限责任公司"、名称 为"固定式船舶动态精确测量系统"公开了利用GPS及信号处理器、通讯单元和显示 器，可同步显示船舶的多种实时动态信息，但该专利申请主要是获取亚米级精度的船 舶定位信息，其缺陷是对船舶的实时动态信息显示不全面，例如对船舶在航行过程 中风速、船舶吃水深度、GPS定位卫星状况、主推进螺距信息等无法获取，而这些信 息影响到船舶的运动特性和船舶安全。发明内容本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种船舶航迹测量与分析装 置，可全面获取船舶航行时的动态信息。本实用新型采用的技术方案是包括安装在船舶相应位置的DGPS、将DGPS连接 信号处理系统、信号处理系统连接显示器，所述信号处理器由网关、交换机和工业控 制计算机串接组成，在船舶的船头和船艉各安装一个DGPS，将DGPS分别电连接到网 关的输入端，将工业控制计算机的输出端连接主显示器的输入；交换机的输出分别连接左翼台、航行台和右翼台的显示器输入。将风向仪、测深仪、电罗经、主推进螺距测量子系统、侧推推力测量子系统、舵 机舵角测量子系统的接口分别电连接网关的输入端。本实用新型可通过对DGPS、电罗经、测深仪、风向仪、主推进子系统、侧推子系 统和舵机子系统的信号采集及信息融合处理后，在相应的人机界面上实现船舶航行信 息的综合显示，为船舶航行姿态和运动轨迹的显示及船舶航行特性的自动记录与分析 提供全面、完整和可靠的依据，实现船舶航行轨迹的测量与监视。本实用新型综合显示的信息包括1、船艏向；2、船舶前进或后退速度；3、船 艏横移速度；4、船艉横移速度；5、船舶旋转速度(以船中轴中间点为中心)；6、船 舶运动轨迹；7、船舶运动平均速度计算与分析；8、船舶运动回转半径计算与分析； 9、船舶运动轨迹的回放与追溯；10、 GPS定位卫星状况；11、风的相对和绝对速度； 12、船舶吃水深度；13、主推进螺距信息；14、侧推推力信息；15、舵机舵角信息； 16、船舶在不同配载状态的运动特性对比。本实用新型的航向精度达0.15度RMS;分辨率(任意角度)是0.01度；DGPS模 式定位精度为3米RMS; DGPS HF/MF模式定位精度是0. 5到1米RMS;测速精度是0. 05米/秒(0. l节)；具有白天/夜晚两种显示模式。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。 图1是本实用新型的结构连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，该装置由信息测量系统、信号处理系统和综合信息显示系统三大部分连接组成；安装在船舶相应位置的DGPS、将DGPS连接信号处理系统、信号处理系 统连接显示器。其中的信息测量系统由2台DGPS 15和7、 1台电罗经10、 1台测深 仪9、 l台风向仪8、 l个主推进螺距测量子系统ll、 1个侧推推力测量子系统12和1 个舵机舵角测量子系统13组成。其中的DGPS选用信标差分GPS，在船舶的船头和船 艉各安装一个DGPS 15、 17，测量精度为亚米级。信号处理系统通过RS232/TCP网关 6数字化接口实现对DGPS、电罗经、测深仪、风向仪、主推进、侧推和舵机系统的信号采集。将DGPS 15和7分别电连接到网关6的输入端。信号处理系统由网关6、交 换机16和工业控制计算机4串接组成，再将工业控制计算机4的输出端连接主显示 器5的输入，工业控制计算机4通过对DGPS、电罗经等信息的融合与综合处理，提供 船舶航行信息的综合显示与分析，主显示器5是一个TFT彩色液晶显示器，将网关6、 交换机16、工业控制计算机4和主显示器5组合放置在一个仪器柜14内，为适应船 舶在航行中的抗振要求，仪器柜14将采用抗振装置，以提高计算机系统的可靠性。 将风向仪8、测深仪9、电罗经IO、主推进螺距测量子系统ll、侧推推力测量子系统 12、舵机舵角测量子系统13的接口分别电连接网关6的输入端。将有三台具有TCP/IP 接口的彩色液晶显示器左翼台1、航行台2和右翼台3分别安装在船两翼台和航行台 上，进行分布式信息显示，安装时将交换机16的输出端分别连接左翼台1、航行台2 和右翼台3的输入端。显示信息通过高性能的工业控制计算机定时向三台具有TCP/IP 接口的彩色液晶显示器进行发布，这三台显示器的显示内容包括船艏向、舶前进或 后退速度、船艏横移速度、船艉横移速度、船舶旋转速度、主推进信息、侧推信息和 舵机信息。本实用新型的风向仪8、测深仪9、电罗经10是可选的配置设备，当不配置电罗 经10时，船艏向将通过2台DGPS 15和7进行解算得到，并由一台DGPS测量船舶的 运动轨迹。当配置电罗经10时，将由其中的一台DGPS测量船舶的运动轨迹。当不配 置测深仪9时，船舶吃水深度不显示。当不配置风向仪8时，风的相对和绝对速度不 显不。本实用新型的信号全部为自动测量和分析。在整个信息流程中，信号共经过以下 几个设备RS232/TCP网关6、交换机16和工业控制计算机4。 RS232/TCP网关6将 RS232信号转换成TCP/IP信号，工业控制计算机4上的数据服务中心程序通过计算机 网络接收此TCP/IP包，并分解此包得到各子系统的原始采集信号，通过信息融合处 理系统对原始采集信号进行处理，得到船舶的姿态、运动轨迹信号和推进系统及舵机 系统的状态信号；数据服务中心程序将处理完毕的数据向网络发送；显示单元通过各 自的TCP/IP接口接收数据服务中心发送的数据，并完成显示界面的实时更新；数据 服务中心程序同时还将船艏向、船舶前进或后退速度、船艏横移速度、船艉横移速度、 船舶旋转速度、船舶运动轨迹、GPS定位卫星状况、风速、船舶吃水、主推进螺距信 息、侧推推力信息和舵机舵角信息存储在工业控制计算机4的硬盘中，实现船舶运动速度计算、船舶运动回转半径计算。装置采集的信号及信号处理系统处理的数据将分 别显示在主计算机及综合显示器上。本实用新型具体实施时的硬件主要配置清单如下序号名称型号数量1DGPSTRIMBLE DSM23222球星天线+信标微波天线 包括:200m天线连接电缆和天线 夹头。TRIMBLE DSM23223电罗经选配(RS232接口)14测深仪选配(RS232接口)15风向仪选配(RS232接口)16现场采集单元JDDW-2 (RS232接口)37工业控制计算机+网关+彩色 液晶显示器IPC610 (研华工控)+MOXA 8 串口网关+TFT彩色液晶显示 器18交换机CISCO19具有以太网接口的工业平板式 液晶显示器MT8121T3权利要求1.一种船舶航迹测量与分析装置，包括安装在船舶相应位置的DGPS、将DGPS连接信号处理系统、信号处理系统连接显示器，其特征是所述信号处理系统由网关(6)、交换机(16)和工业控制计算机(4)串接组成，在船舶的船头和船艉各安装一个DGPS(15、7)，将DGPS(15、17)分别 id="icf0001" file="Y2008200327570002C1.tif" wi="4" he="4" top= "52" left = "88" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>连接到网关(6)的输入端，将工业控制计算机(4)的输出端连接主显示器(5)的输入；交换机(16)的输出分别连接左翼台(1)、航行台(2)和右翼台(3)的显示器输入。
2. 根据权利要求1所述的一种船舶航迹测量与分析装置，其特征是将风向仪 (8)、测深仪(9)、电罗经(10)、主推进螺距测量子系统(11)、侧推推力测量子系统(12)、舵机舵角测量子系统(13)的接口分别电连接网关(6)的输入端。
3. 根据权利要求1所述的一种船舶航迹测量与分析装置，其特征是将网关(6)、 交换机(16)、工业控制计算机(4)和主显示器(5)组合放置在一个仪器柜(14) 内。
专利摘要本实用新型公开了一种船舶航迹测量与分析装置，包括安装在船舶相应位置的DGPS、将DGPS连接信号处理系统、信号处理系统连接显示器，信号处理器由网关、交换机和工业控制计算机串接组成，在船舶的船头和船艉各安装一个DGPS，将DGPS分别电连接到网关的输入端，将工业控制计算机的输出端连接主显示器的输入；交换机的输出分别连接左翼台、航行台和右翼台的显示器输入；将风向仪、测深仪、电罗经、主推进螺距测量子系统、侧推推力测量子系统、舵机舵角测量子系统的接口分别电连接网关的输入端；通过信号采集及处理后，在人机界面上综合显示，为船舶航行姿态和运动轨迹的显示及航行特性的自动记录与分析提供全面、完整和可靠的依据。
文档编号G01S5/02GK201170800SQ20082003275
公开日2008年12月24日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者何祖军, 俞孟蕻, 彦 李, 潘宇星, 陈红卫 申请人:江苏科技大学