CN103245320B - 一种船体变形测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船体变形测量领域，具体涉及一种基于光纤陀螺捷联惯导，精度可以达到角秒级，适合对多种类型船体进行变形测量的装置。本发明由光纤陀螺捷联惯导系统、计算机、GPS接收机以及温度测量装置组成，光纤陀螺捷联惯导系统、GPS接收机、温度测量装置分别与计算机相连；光纤陀螺捷联惯导系统和温度测量装置安装在船体上。本发明应用光纤陀螺捷联惯导系统能够在动态下测量船体变形。本装置组成结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及船体变形测量领域，具体涉及一种基于光纤陀螺捷联惯导，精度可以达到角秒级，适合对多种类型船体进行变形测量的装置。
背景技术
船舶不是一个绝对刚体，在受到外部环境应力的综合作用下会发生不同程度的变形，船体变形对船舶的技术和经济性能产生不良影响，因此进行船体变形测量有着重要意义。
早在20世纪60年代，美国就已经开始采用偏振光能量测量法进行船体变形测量，自此以后，应用光学方法进行船体变形测量成为了该领域的研究方向，相继出现了多种光学测量方法，包括双频偏振光法、光栅法、大钢管基准法。后来又出现了液体压力测量法、摄影测量法、应变传感器测量法等。近年来随着惯性技术的发展，相应的惯性测量装置也渐渐成熟，为船体变形测量领域带来了新的测量方法和测量装置。
本发明就是基于惯性匹配法测量船体变形而提出的一种基于光纤陀螺捷联惯导的船体变形测量系统，该系统较以往测量系统有诸多优点，光学测量系统适用于静态船体变形测量，例如受长期光照及温度变化的影响而导致的长期静态船体变形，但此种测量系统不适合运动状态下的船体变形测量，而本发明既适合静态下的船体变形测量，也适合航行中的船体变形测量。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种解决运动状态下的船体在恶劣因素的影响下，实时快速进行船体变形测量的船体变形测量系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明由光纤陀螺捷联惯导系统、计算机、GPS接收机以及温度测量装置组成，光纤陀螺捷联惯导系统、GPS接收机、温度测量装置分别与计算机相连；光纤陀螺捷联惯导系统和温度测量装置安装在船体上。
光纤陀螺捷联惯导系统测量船体变形角。
GPS接收机为光纤陀螺捷联惯导系统提供同步时钟。
温度测量装置采集光纤陀螺捷联惯导系统所在位置的温度信息。
本发明的有益效果在于：
以往的船体变形测量装置多采用光学装置进行测量，虽然测量精度较高，但适用范围窄，在船体处于静态的情况下，测量效果很好，而在动态情况下，测量效果明显下降。而应用光纤陀螺捷联惯导系统既适合在静态下测量船体变形，也适合在动态下测量船体变形。以往的光学测量系统，其结构复杂，操作繁琐，而基于光纤陀螺捷联惯导的船体变形测量装置，组成结构简单，系统各部分自成一体，操作方便，并由计算机实时存储船体变形量。船体的局部变形不明显，而整个船体的不同位置之间的相对变形比较明显，对于大型船体，需要同时测量多处不同位置的船体变形量，该装置应用GPS接收机使安装在不同位置的光纤陀螺捷联惯导系统同步测量所在位置的角速率和姿态信息。船体变形与温度有关，该装置应用温度测量装置采集光纤陀螺捷联惯导系统所在位置的温度，并将温度信息同该时刻测量的船体变形量一同存储。
附图说明
图1为本发明系统各部分组成示意图。
图2为本发明系统实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。示意图中各部分标号说明：1—温度测量装置，2—计算机，3—光纤陀螺捷联惯导系统，4—GPS天线及接收机
实施例：
采用附图2所示的基于光纤陀螺捷联惯导的船体变形测量系统进行船体变形测量。
该系统具体组成包括光纤陀螺捷联惯导系统、计算机、GPS天线及接收机和温度测量装置，其中光纤陀螺采用哈尔滨工程大学海洋运载器导航设备研究所自主研发的光纤陀螺捷联惯导系统，计算机采用中北恒驭公司生产的Force9军用便携式计算机，GPS天线及接收机采用北京北斗星通导航技术股份有限公司代理的NovAtel的ProPak-V3GPS接收机，温度测量装置主要由深圳宏晶科技有限公司生产的单时钟/机器周期的STC单片机和DS18B20温度传感器芯片组成。
具体操作如下所述：
船体变形测量可分为两点测量和多点测量，则在应用上述系统进行船体变形测量时，可相应的选择使用两套系统和多套系统。
当测量船体两不同位置之间的相对变形量时，可选用两套上述系统，例如为了测量船艏和船尾之间的相对变形量，可将其中一套系统安装在船艏，另一套安装在船尾，为两套系统提供电源，使系统开始运行，两套系统中的光纤陀螺捷联惯导系统需开机预热半个小时，半个小时之后，光纤陀螺捷联惯导系统完成初始对准，开始进入测量模式，此时两套系统根据GPS接收机提供的同步时钟，开始同步测量各自位置的角速率和姿态信息，同时温度测量装置采集此刻的温度信息。间隔一段时间之后，经过计算机离线处理采集到的角速率及姿态信息，可以计算出在此期间该船体的船首和船尾之间产生的相对变形角。
当对船体进行多点测量时，可相应地选用多套上述系统，此时将多套上述系统分别安装在船体的不同位置，经过开机预热，完成初始对准，开始同步测量船体各个位置的角速率及姿态信息和温度信息，间隔一段时间之后，用计算机离线处理采集到的不同位置的角速率及姿态信息，便可得到在此期间，整个船体的形变量是多少。
以上结合附图对本发明的具体实施方式做了详细说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种船体变形测量装置，由光纤陀螺捷联惯导系统、计算机、GPS接收机以及温度测量装置组成，其特征在于：光纤陀螺捷联惯导系统、GPS接收机、温度测量装置分别与计算机相连；光纤陀螺捷联惯导系统安装在船体上；所述的光纤陀螺捷联惯导系统测量船体变形角；所述的GPS接收机为光纤陀螺捷联惯导系统提供同步时钟；所述的温度测量装置采集光纤陀螺捷联惯导系统所在位置的温度信息；所述的光纤陀螺捷联惯导系统与温度测量装置安装在所需测量形变的位置；当测量船体两不同位置之间的相对变形量时，选用两套上述系统，将其中一套系统安装在船艏，另一套安装在船尾，为两套系统提供电源，使系统开始运行，两套系统中的光纤陀螺捷联惯导系统需开机预热半个小时，光纤陀螺捷联惯导系统完成初始对准，进入测量模式，此时两套系统根据GPS接收机提供的同步时钟，开始同步测量各自位置的角速率和姿态信息，同时温度测量装置采集此刻的温度信息；经过计算机离线处理采集到的角速率及姿态信息，计算出船体的船首和船尾之间产生的相对变形角；当对船体进行多点测量时，选用多套上述系统，将多套上述系统分别安装在船体的不同位置，经过开机预热，完成初始对准，开始同步测量船体各个位置的角速率及姿态信息和温度信息，用计算机离线处理采集到的不同位置的角速率及姿态信息，得到整个船体的形变量。
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