CN202329643U - 一种无人艇航姿测量及发送装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种无人艇航姿测量及发送装置，包括陀螺罗经、姿态传感器以及航姿数据融合处理机；陀螺罗经用于测量无人艇的航向信息；姿态传感器用于测量无人艇的姿态信息；航姿数据融合处理机包括机箱、人机交互模块、航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块；其中人机交互模块设于机箱的侧壁上，航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块设于机箱的内部，判断融合模块分别与人机交互模块、航姿信息采集模块以及姿态信息处理模块分别相连，姿态信息采集模块与航姿信息处理模块相连。本实用新型可以满足对航姿信息采集和发送的需要，且实现成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无人艇航姿测量及发送装置，属于信号发送技术领域。
背景技术
无人艇也称之为遥控艇，武装无人化是现代军事发展的方向，无人艇在海面执行任务时，需要实时测量无人艇上的武器装备或无人艇本身的的航向和姿态信号并发送出去，操作人员根据接收的信号实现对武器装备或无人艇的控制修正，因此无人艇航姿信号测量及发送装置是实现上述过程所必不可少的。
目前，通常采用平台罗经实现对无人艇的航向和姿态进行测量，但是平台罗经的体积大、费用昂贵，不宜在小型的无人艇上使用，要解决以上问题，就必须设计一套小型化、价格低廉的类似平台罗经功能的航姿测量及发送装置，来满足对无人艇航向和姿态的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无人艇航姿测量及发送装置，该装置体积小、成本低，且可以满足对无人艇航姿信息采集及发送的需求。
一种无人艇航姿测量及发送装置，包括陀螺罗经、姿态传感器以及航姿数据融合处理机；
陀螺罗经用于测量无人艇的航向信息；
姿态传感器用于测量无人艇的姿态信息；
航姿数据融合处理机包括机箱、人机交互模块、航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块；其中人机交互模块设于机箱的侧壁上，航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块设于机箱的内部，判断融合模块分别与人机交互模块、航姿信息采集模块以及姿态信息处理模块分别相连，姿态信息采集模块与航姿信息处理模块相连；
机箱侧壁上设有DC24V/50W电源接口、陀螺罗经接口、姿态传感器接口、航姿信息接口、信号地接口以及机壳地接口，且机箱与无人艇的连接面上安装有至少两个减震器；
人机交互模块包括用于增加更新率的按钮及用于减小更新率的按钮，用于根据外部的输入实现对判断融合模块输出航姿信息的频率进行更新；
航姿信息采集模块，根据事先设定的航向信息更新率以及航向信息传输格式，通过陀螺罗经接口采集陀螺罗经所测量的航向信息并存储；根据事先设定的姿态信息更新率以及姿态信息传输格式，通过姿态传感器接口采集姿态传感器测量的姿态信息并传输给姿态信息处理模块；
姿态信息处理模块采用数字平滑滤波方法，对接收到的姿态信息进行解析滤波并存储；
判断融合模块，用于获取航姿信息采集模块内存储的航向信息，获取姿态信息处理模块内存储的姿态信息，并对所获取的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息，并通过航姿信息接口发送出去。
进一步地，本发明当所述姿态信息更新率高于航向信息更新率时：
判断融合模块按照第一设定周期对航姿信息采集模块是否采集到航向信息和姿态信息进行判断；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息和航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息但未采集到航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的上一次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到航向信息但未采集到姿态信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息，并将所采集的航向信息作为航姿信息。
进一步地，本发明当所述姿态信息更新率低于航向信息更新率时：
判断融合模块按照第二设定周期对航姿信息采集模块是否采集到航向信息和姿态信息进行判断；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息和航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息但未采集到航向信息时，则获取姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并将所采集的姿态信息作为航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到航向信息但未采集到姿态信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的上一次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息。
有益效果
本实用新型采用陀螺罗经、姿态传感器以及航姿信息融合的组合形式对无人艇的航向和姿态进行测量并发送出去，其可以根据外部需要对航向信息和姿态信息的采集频率进行设置，使得本实用新型可以满足不同的外部需要，其使用灵活；同时本实用新型陀螺罗经和姿态传感器对航姿信息进行测量，其实现成本低。
其次，本实用新型通过将人机交互模块、航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块集成于机箱内，使得本实用新型结构紧凑；同时，通过机箱可实现对上述各模块的保护，使得本实用新型可以适用于较为恶劣环境中。
附图说明
图1为本实施例中无人艇航姿测量级发射装置结构示意图；
图2为本实施例中机箱的外部示意图；
图3为本实施例机箱上各接口的布置图；
图4为本实施例人机交互模块布置图；
具体实施方式
下面结合附图进一步对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型无人艇航姿测量及发送装置，包括陀螺罗经、姿态传感器以及航姿数据融合处理机。
陀螺罗经用于测量无人艇的航向信息；陀螺罗经采用现在舰船上常用的普通的陀螺罗经，其通过航向发送模块所提供的数字接口将航向信息发送出去；本实施例中在对陀螺罗经中的主罗经进行安装时，主罗经上的标线必须与舰船艏艉线重合或平行。
姿态传感器用于测量无人艇的姿态信息，其必须与被测量载体钢性连接；所述姿态传感器选用船用高精度动态测量传感器，其具有运行可靠，使用、安装方便。
航姿数据融合处理机包括机箱、人机交互模块、航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块；其中人机交互模块设于机箱的侧壁上，航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块设于机箱的内部，判断融合模块分别与人机交互模块、航姿信息采集模块以及姿态信息处理模块分别相连，姿态信息采集模块与航姿信息处理模块相连；。
本实用新型在无人艇上使用，由于使用环境要求苛刻，所以本实用新型机箱采用铝材料制成，在设计过程中引入模块设计方法，利于各模块之间拆卸，大大方便系统维护。并且由于无人艇航行摇摆晃动大，因此在机箱与无人艇的连接面上安装至少两个减震器如图2所示，这样可有效保证设备安全工作。同时，如图3所示，机箱上设有DC24V/50W电源接口、陀螺罗经接口(RS422A)、姿态传感器接口(RS422A)、航姿信息接口(RS422A)、信号地接口以及机壳地接口等外接接口，每路RS422A接口都进行了隔离，外接接口的数量可根据用户需要进行增减。
人机交互模块用于提供用户可操作按键，将外部的输入实现对判断融合模块输出航姿信息的频率进行更新。如图4所示。人机交互模块上包括用于增加更新率的按钮、用于减小更新率的按钮、配置按钮、开关、保险接口以及电源指示灯等。
航姿信息采集模块，根据事先设定的航向信息更新率以及航向信息传输格式，通过陀螺罗经接口采集陀螺罗经测量的航向信息并存储；根据事先设定的姿态信息更新率以及姿态信息传输格式，通过姿态传感器接口采集姿态传感器测量的姿态信息并传输给姿态信息处理模块；更进一步地，本实施例中的航姿信息采集模块在第一次采集航向信息时，考虑陀螺罗经初稳时间，在第一次采集姿态信息时，考虑姿态传感器初稳时间。
由于姿态信息跳变性很大，因此需要姿态信息处理模块对接收到的姿态信息进行解析滤波并存储，所述滤波为：采用数字平滑滤波方法，将跳变值较大姿态信息滤除掉，使得滤波后的姿态信息接近无人艇真实姿态。
判断融合模块，用于获取航姿信息采集模块内存储的航向信息，获取姿态信息处理模块内存储的姿态信息，并对所获取的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息，并通过航姿信息接口发送出去。
本发明中较佳地对航姿信息采用如下的方式进行融合：
当姿态信息的更新率高于航向信息的更新率时，此时相比于航向信息，外部工作人员更渴望获取姿态信息，因此判断融合模块按照第一设定周期对航姿信息采集模块是否采集到航向信息和姿态信息进行判断，通常情况下第一设定周期小于或等于此时姿态信息的更新周期。
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息和航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息但未采集到航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的上一次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到航向信息但未采集到姿态信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息，并将所采集的航向信息作为航姿信息。
按照上述的方式可以保证将所采集的姿态信息都发送出去，而不会在陀螺罗经出现异常采集不到航向信息时，延迟对姿态信息的发送。
当姿态信息的更新率低于航向信息的更新率时，此时相比于姿态信息，外部工作人员更渴望获取航向信息，因此判断融合模块按照第二设定周期对航姿信息采集模块是否采集到航向信息和姿态信息进行判断，通常情况下第二设定周期小于或等于此时航向信息的更新周期。
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息和航向信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到姿态信息但未采集到航向信息时，则获取姿态信息处理模块内存储的本次的姿态信息，并将所采集的姿态信息作为航姿信息；
当判定航姿信息采集模块采集到航向信息但未采集到姿态信息时，则获取航姿信息采集模块内存储的本次的航向信息和姿态信息处理模块内存储的上一次的姿态信息，并对所采集的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息。
按照上述方式可以保证所采集的航向信息都发送出去，而不会在姿态传感器出现异常采集不到姿态信息时，延迟对航向信息的发送。
航姿信息融合模块将生成的航姿信息通过航姿信息接口(RS422A)、按照控制协议输出为NMEA0183格式传输给外部的信息发送装置发送出去。
虽然结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做若干变形、替换和改进，这些也视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种无人艇航姿测量及发送装置，其特征在于，包括陀螺罗经、姿态传感器以及航姿数据融合处理机；
陀螺罗经用于测量无人艇的航向信息；
姿态传感器用于测量无人艇的姿态信息；
航姿数据融合处理机包括机箱、人机交互模块、航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块；其中人机交互模块设于机箱的侧壁上，航姿信息采集模块、姿态信息处理模块以及判断融合模块设于机箱的内部，判断融合模块分别与人机交互模块、航姿信息采集模块以及姿态信息处理模块分别相连，姿态信息采集模块与航姿信息处理模块相连；
机箱侧壁上设有DC24V/50W电源接口、陀螺罗经接口、姿态传感器接口、航姿信息接口、信号地接口以及机壳地接口，且机箱与无人艇的连接面上安装有至少两个减震器；
人机交互模块包括用于增加更新率的按钮及用于减小更新率的按钮，用于根据外部的输入实现对判断融合模块输出航姿信息的频率进行更新；
航姿信息采集模块，根据事先设定的航向信息更新率以及航向信息传输格式，通过陀螺罗经接口采集陀螺罗经所测量的航向信息并存储；根据事先设定的姿态信息更新率以及姿态信息传输格式，通过姿态传感器接口采集姿态传感器测量的姿态信息并传输给姿态信息处理模块；
姿态信息处理模块采用数字平滑滤波方法，对接收到的姿态信息进行解析滤波并存储；
判断融合模块，用于获取航姿信息采集模块内存储的航向信息，获取姿态信息处理模块内存储的姿态信息，并对所获取的航向信息和姿态信息进行融合生成航姿信息，并通过航姿信息接口发送出去。
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