船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量應(yīng)用

應(yīng)用背景

船舶在外行駛時(shí)遭遇大風(fēng)浪，確實(shí)會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，如劇烈的搖晃、降速、航向不穩(wěn)定等，這些都可能引發(fā)操作困難甚至危險(xiǎn)?，F(xiàn)代船舶發(fā)展越來越趨向于大型化、專業(yè)化，各種新型大型船舶如超大型油船、集裝箱船等，隨著船舶尺寸的增大，船舶營運(yùn)條件的復(fù)雜化，船舶的安全營運(yùn)問題尤顯突出。為對海上航行船舶的安全狀態(tài)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的監(jiān)測就需要實(shí)時(shí)測量獲取船舶的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

姿態(tài)傳感器在船舶安全運(yùn)行中確實(shí)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，特別是在監(jiān)測船體傾斜角度方面。它安裝在船舶甲板的水平平臺(tái)上，能夠精確測量船只在行駛過程中或靠岸時(shí)船體本身的傾斜角度。這一功能對于確保船舶的安全航行至關(guān)重要，能夠?qū)崟r(shí)、精確地測量船只在各種航行狀態(tài)下的姿態(tài)信息。當(dāng)船舶本體傾斜角度超過安全閾值時(shí)，姿態(tài)傳感器會(huì)迅速發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒船員及時(shí)采取緊急措施，如調(diào)整航行方向、減速或采取其他必要的防護(hù)措施，從而避免翻船等危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

應(yīng)用概況

為了獲取海上航行船舶及自航模試驗(yàn)中船模的姿態(tài)參數(shù)，保障船舶航行安全，維特智能JY901S姿態(tài)傳感器深度應(yīng)用于船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量。姿態(tài)傳感器與波高傳感器共同集成使用，波高傳感器對船舶升沉信息進(jìn)行采集，姿態(tài)傳感器對船舶的縱搖和橫搖姿態(tài)信息進(jìn)行采集，采集到的信息經(jīng)多路 A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)得出船舶運(yùn)動(dòng)的升沉、縱搖及橫搖變化。經(jīng)處理后的三組數(shù)據(jù)由船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量系統(tǒng)通過 RS-485 串口送到數(shù)據(jù)接收處理機(jī)存儲(chǔ)、分析并實(shí)時(shí)顯示船舶運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)變化曲線。

JY901S姿態(tài)傳感器具備結(jié)構(gòu)緊湊、小型化、集成化、易裝卸，而且具有量程大、分辨率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，經(jīng)過客戶實(shí)際試驗(yàn)及海上測試，JY901S在系統(tǒng)應(yīng)用中性能穩(wěn)定，測量精度高，實(shí)用價(jià)值良好。

應(yīng)用架構(gòu)

利用JY901S姿態(tài)傳感器可測量載體相對于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。將姿態(tài)測量硬件集成到船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量系統(tǒng)并固定暗轉(zhuǎn)到船體上，當(dāng)船體的升沉運(yùn)動(dòng)、搖滾擺幅狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所對應(yīng)的垂直加速度、水平傾角也隨之變化，傳感器檢測到水平傾角和垂直加速度的變化，并輸出相應(yīng)的信號(hào)量，最后，再對加速度傳感器輸出的信號(hào)量進(jìn)行2 次積分即可得到船體的升沉、傾斜數(shù)據(jù)信息。支持設(shè)置傾斜角度和沉降閾值，當(dāng)觸發(fā)閾值后提供報(bào)警警示，如：當(dāng)船體的角度大于15°時(shí)，雖然尚未達(dá)到翻船的危險(xiǎn)程度，但也可能對船舶的穩(wěn)定性和航行安全構(gòu)成威脅，傳感器同樣會(huì)在此情況下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒船員注意船舶的傾斜情況，并采取相應(yīng)的措施來確保航行安全。

姿態(tài)傳感器應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)

縱搖、橫搖測量范圍：±20°

縱搖、橫搖測量精度：0.2°動(dòng)態(tài)環(huán)境

縱搖、橫搖測量分辨率：0.05°

電源電壓直流：12 V±10%

通信接口：RS485

頻響：0.05～1 Hz

姿態(tài)測量系統(tǒng)工作流程

應(yīng)用安裝

船舶運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量系統(tǒng)安裝在鋼質(zhì)圓柱體中。鋼質(zhì)圓柱體的下方有安裝孔方便安裝固定在船體上，圓柱體上面有提手方便攜帶，同時(shí)配有一根帶水密插頭的四芯屏蔽電纜，經(jīng)鋼質(zhì)圓柱體上方引出將得到的數(shù)據(jù)送入PC 機(jī)數(shù)據(jù)接收處理軟件中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)與分析。

JY901S姿態(tài)傳感器

JY901S姿態(tài)傳感器是基于MEMS技術(shù)的高性能三維運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測量系統(tǒng)。它包含三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)，三軸電子羅盤等運(yùn)動(dòng)傳感器。通過集成各種高性能傳感器和運(yùn)用自主研發(fā)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)核心算法引擎，結(jié)合高動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波融合算法，為客戶提供高精度、高動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)娜S姿態(tài)角度，通過對各類數(shù)據(jù)的靈活選擇配置，可高度集成，滿足船舶運(yùn)輸、橋梁建筑、高鐵道路、災(zāi)害監(jiān)測、能源電力等多種行業(yè)的的應(yīng)用場景。

姿態(tài)傳感器作為船舶安全運(yùn)行中必不可少的測量工具，其精確測量和及時(shí)報(bào)警的功能對于確保船舶的航行安全具有重要意義，能夠?qū)崟r(shí)測量船舶的傾斜角度，包括俯仰角度和側(cè)滾角度，使船員能夠?qū)崟r(shí)掌握船只當(dāng)前的運(yùn)行姿態(tài)，從而及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方向，確保船舶的安全穩(wěn)定行駛。

審核編輯 黃宇