專利名稱：一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，屬于信號發(fā)送技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無人艇也稱之為遙控艇，武裝無人化是現(xiàn)代軍事發(fā)展的方向，無人艇在海面執(zhí)行任務(wù)時，需要實時測量無人艇上的武器裝備或無人艇本身的的航向和姿態(tài)信號并發(fā)送出去，操作人員根據(jù)接收的信號實現(xiàn)對武器裝備或無人艇的控制修正，因此無人艇航姿信號測量及發(fā)送裝置是實現(xiàn)上述過程所必不可少的。目前，通常采用平臺羅經(jīng)實現(xiàn)對無人艇的航向和姿態(tài)進(jìn)行測量，但是平臺羅經(jīng)的體積大、費用昂貴，不宜在小型的無人艇上使用，要解決以上問題，就必須設(shè)計一套小型化、價格低廉的類似平臺羅經(jīng)功能的航姿測量及發(fā)送裝置，來滿足對無人艇航向和姿態(tài)的需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，該裝置體積小、成本低，且可以滿足對無人艇航姿信息采集及發(fā)送的需求。一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，包括陀螺羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器以及航姿數(shù)據(jù)融合處理機；陀螺羅經(jīng)用于測量無人艇的航向信息；姿態(tài)傳感器用于測量無人艇的姿態(tài)信息；航姿數(shù)據(jù)融合處理機包括機箱、人機交互模塊、航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊；其中人機交互模塊設(shè)于機箱的側(cè)壁上，航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊設(shè)于機箱的內(nèi)部，判斷融合模塊分別與人機交互模塊、航姿信息采集模塊以及姿態(tài)信息處理模塊分別相連，姿態(tài)信息采集模塊與航姿信息處理模塊相連；機箱側(cè)壁上設(shè)有DCMV/50W電源接口、陀螺羅經(jīng)接口、姿態(tài)傳感器接口、航姿信息接口、信號地接口以及機殼地接口，且機箱與無人艇的連接面上安裝有至少兩個減震器；人機交互模塊包括用于增加更新率的按鈕及用于減小更新率的按鈕，用于根據(jù)外部的輸入實現(xiàn)對判斷融合模塊輸出航姿信息的頻率進(jìn)行更新；航姿信息采集模塊，根據(jù)事先設(shè)定的航向信息更新率以及航向信息傳輸格式，通過陀螺羅經(jīng)接口采集陀螺羅經(jīng)所測量的航向信息并存儲；根據(jù)事先設(shè)定的姿態(tài)信息更新率以及姿態(tài)信息傳輸格式，通過姿態(tài)傳感器接口采集姿態(tài)傳感器測量的姿態(tài)信息并傳輸給姿態(tài)信息處理模塊；姿態(tài)信息處理模塊采用數(shù)字平滑濾波方法，對接收到的姿態(tài)信息進(jìn)行解析濾波并存儲；判斷融合模塊，用于獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的航向信息，獲取姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的姿態(tài)信息，并對所獲取的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息，并通過航姿信息接口發(fā)送出去。進(jìn)一步地，本發(fā)明當(dāng)所述姿態(tài)信息更新率高于航向信息更新率時判斷融合模塊按照第一設(shè)定周期對航姿信息采集模塊是否采集到航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行判斷；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息和航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息但未采集到航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的上一次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到航向信息但未采集到姿態(tài)信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息，并將所采集的航向信息作為航姿信息。進(jìn)一步地，本發(fā)明當(dāng)所述姿態(tài)信息更新率低于航向信息更新率時判斷融合模塊按照第二設(shè)定周期對航姿信息采集模塊是否采集到航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行判斷；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息和航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息但未采集到航向信息時，則獲取姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并將所采集的姿態(tài)信息作為航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到航向信息但未采集到姿態(tài)信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的上一次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息。有益效果本實用新型采用陀螺羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器以及航姿信息融合的組合形式對無人艇的航向和姿態(tài)進(jìn)行測量并發(fā)送出去，其可以根據(jù)外部需要對航向信息和姿態(tài)信息的采集頻率進(jìn)行設(shè)置，使得本實用新型可以滿足不同的外部需要，其使用靈活；同時本實用新型陀螺羅經(jīng)和姿態(tài)傳感器對航姿信息進(jìn)行測量，其實現(xiàn)成本低。其次，本實用新型通過將人機交互模塊、航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊集成于機箱內(nèi)，使得本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊；同時，通過機箱可實現(xiàn)對上述各模塊的保護(hù)，使得本實用新型可以適用于較為惡劣環(huán)境中。

圖1為本實施例中無人艇航姿測量級發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實施例中機箱的外部示意圖；圖3為本實施例機箱上各接口的布置圖；圖4為本實施例人機交互模塊布置圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，本實用新型無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，包括陀螺羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器以及航姿數(shù)據(jù)融合處理機。陀螺羅經(jīng)用于測量無人艇的航向信息；陀螺羅經(jīng)采用現(xiàn)在艦船上常用的普通的陀螺羅經(jīng)，其通過航向發(fā)送模塊所提供的數(shù)字接口將航向信息發(fā)送出去；本實施例中在對陀螺羅經(jīng)中的主羅經(jīng)進(jìn)行安裝時，主羅經(jīng)上的標(biāo)線必須與艦船艏艉線重合或平行。姿態(tài)傳感器用于測量無人艇的姿態(tài)信息，其必須與被測量載體鋼性連接；所述姿態(tài)傳感器選用船用高精度動態(tài)測量傳感器，其具有運行可靠，使用、安裝方便。航姿數(shù)據(jù)融合處理機包括機箱、人機交互模塊、航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊；其中人機交互模塊設(shè)于機箱的側(cè)壁上，航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊設(shè)于機箱的內(nèi)部，判斷融合模塊分別與人機交互模塊、航姿信息采集模塊以及姿態(tài)信息處理模塊分別相連，姿態(tài)信息采集模塊與航姿信息處理模塊相連；。本實用新型在無人艇上使用，由于使用環(huán)境要求苛刻，所以本實用新型機箱采用鋁材料制成，在設(shè)計過程中引入模塊設(shè)計方法，利于各模塊之間拆卸，大大方便系統(tǒng)維護(hù)。并且由于無人艇航行搖擺晃動大，因此在機箱與無人艇的連接面上安裝至少兩個減震器如圖2所示，這樣可有效保證設(shè)備安全工作。同時，如圖3所示，機箱上設(shè)有DCMV/50W電源接口、陀螺羅經(jīng)接口(RS422A)、姿態(tài)傳感器接口(RS422A)、航姿信息接口(RS422A)、信號地接口以及機殼地接口等外接接口，每路RS422A接口都進(jìn)行了隔離，外接接口的數(shù)量可根據(jù)用戶需要進(jìn)行增減。人機交互模塊用于提供用戶可操作按鍵，將外部的輸入實現(xiàn)對判斷融合模塊輸出航姿信息的頻率進(jìn)行更新。如圖4所示。人機交互模塊上包括用于增加更新率的按鈕、用于減小更新率的按鈕、配置按鈕、開關(guān)、保險接口以及電源指示燈等。航姿信息采集模塊，根據(jù)事先設(shè)定的航向信息更新率以及航向信息傳輸格式，通過陀螺羅經(jīng)接口采集陀螺羅經(jīng)測量的航向信息并存儲；根據(jù)事先設(shè)定的姿態(tài)信息更新率以及姿態(tài)信息傳輸格式，通過姿態(tài)傳感器接口采集姿態(tài)傳感器測量的姿態(tài)信息并傳輸給姿態(tài)信息處理模塊；更進(jìn)一步地，本實施例中的航姿信息采集模塊在第一次采集航向信息時，考慮陀螺羅經(jīng)初穩(wěn)時間，在第一次采集姿態(tài)信息時，考慮姿態(tài)傳感器初穩(wěn)時間。由于姿態(tài)信息跳變性很大，因此需要姿態(tài)信息處理模塊對接收到的姿態(tài)信息進(jìn)行解析濾波并存儲，所述濾波為采用數(shù)字平滑濾波方法，將跳變值較大姿態(tài)信息濾除掉，使得濾波后的姿態(tài)信息接近無人艇真實姿態(tài)。判斷融合模塊，用于獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的航向信息，獲取姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的姿態(tài)信息，并對所獲取的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息，并通過航姿信息接口發(fā)送出去。本發(fā)明中較佳地對航姿信息采用如下的方式進(jìn)行融合當(dāng)姿態(tài)信息的更新率高于航向信息的更新率時，此時相比于航向信息，外部工作人員更渴望獲取姿態(tài)信息，因此判斷融合模塊按照第一設(shè)定周期對航姿信息采集模塊是否采集到航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行判斷，通常情況下第一設(shè)定周期小于或等于此時姿態(tài)信息的更新周期。當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息和航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息但未采集到航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的上一次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到航向信息但未采集到姿態(tài)信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息，并將所采集的航向信息作為航姿信息。按照上述的方式可以保證將所采集的姿態(tài)信息都發(fā)送出去，而不會在陀螺羅經(jīng)出現(xiàn)異常采集不到航向信息時，延遲對姿態(tài)信息的發(fā)送。當(dāng)姿態(tài)信息的更新率低于航向信息的更新率時，此時相比于姿態(tài)信息，外部工作人員更渴望獲取航向信息，因此判斷融合模塊按照第二設(shè)定周期對航姿信息采集模塊是否采集到航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行判斷，通常情況下第二設(shè)定周期小于或等于此時航向信息的更新周期。當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息和航向信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到姿態(tài)信息但未采集到航向信息時，則獲取姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的本次的姿態(tài)信息，并將所采集的姿態(tài)信息作為航姿信息；當(dāng)判定航姿信息采集模塊采集到航向信息但未采集到姿態(tài)信息時，則獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的本次的航向信息和姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的上一次的姿態(tài)信息，并對所采集的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息。按照上述方式可以保證所采集的航向信息都發(fā)送出去，而不會在姿態(tài)傳感器出現(xiàn)異常采集不到姿態(tài)信息時，延遲對航向信息的發(fā)送。航姿信息融合模塊將生成的航姿信息通過航姿信息接口(RS422A)、按照控制協(xié)議輸出為NMEA0183格式傳輸給外部的信息發(fā)送裝置發(fā)送出去。雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的具體實施方式
，但是對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型的前提下，還可以做若干變形、替換和改進(jìn)，這些也視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，其特征在于，包括陀螺羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器以及航姿數(shù)據(jù)融合處理機；陀螺羅經(jīng)用于測量無人艇的航向信息；姿態(tài)傳感器用于測量無人艇的姿態(tài)信息；航姿數(shù)據(jù)融合處理機包括機箱、人機交互模塊、航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊；其中人機交互模塊設(shè)于機箱的側(cè)壁上，航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊設(shè)于機箱的內(nèi)部，判斷融合模塊分別與人機交互模塊、航姿信息采集模塊以及姿態(tài)信息處理模塊分別相連，姿態(tài)信息采集模塊與航姿信息處理模塊相連；機箱側(cè)壁上設(shè)有DCMV/50W電源接口、陀螺羅經(jīng)接口、姿態(tài)傳感器接口、航姿信息接口、信號地接口以及機殼地接口，且機箱與無人艇的連接面上安裝有至少兩個減震器；人機交互模塊包括用于增加更新率的按鈕及用于減小更新率的按鈕，用于根據(jù)外部的輸入實現(xiàn)對判斷融合模塊輸出航姿信息的頻率進(jìn)行更新；航姿信息采集模塊，根據(jù)事先設(shè)定的航向信息更新率以及航向信息傳輸格式，通過陀螺羅經(jīng)接口采集陀螺羅經(jīng)所測量的航向信息并存儲；根據(jù)事先設(shè)定的姿態(tài)信息更新率以及姿態(tài)信息傳輸格式，通過姿態(tài)傳感器接口采集姿態(tài)傳感器測量的姿態(tài)信息并傳輸給姿態(tài)信息處理模塊；姿態(tài)信息處理模塊采用數(shù)字平滑濾波方法，對接收到的姿態(tài)信息進(jìn)行解析濾波并存儲；判斷融合模塊，用于獲取航姿信息采集模塊內(nèi)存儲的航向信息，獲取姿態(tài)信息處理模塊內(nèi)存儲的姿態(tài)信息，并對所獲取的航向信息和姿態(tài)信息進(jìn)行融合生成航姿信息，并通過航姿信息接口發(fā)送出去。
專利摘要本實用新型提供一種無人艇航姿測量及發(fā)送裝置，包括陀螺羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器以及航姿數(shù)據(jù)融合處理機；陀螺羅經(jīng)用于測量無人艇的航向信息；姿態(tài)傳感器用于測量無人艇的姿態(tài)信息；航姿數(shù)據(jù)融合處理機包括機箱、人機交互模塊、航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊；其中人機交互模塊設(shè)于機箱的側(cè)壁上，航姿信息采集模塊、姿態(tài)信息處理模塊以及判斷融合模塊設(shè)于機箱的內(nèi)部，判斷融合模塊分別與人機交互模塊、航姿信息采集模塊以及姿態(tài)信息處理模塊分別相連，姿態(tài)信息采集模塊與航姿信息處理模塊相連。本實用新型可以滿足對航姿信息采集和發(fā)送的需要，且實現(xiàn)成本低。
文檔編號G01C23/00GK202329643SQ201120409148
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者代軍, 盧筑飛, 吳小剛, 張萍, 敖科虎, 胡志剛, 葛團(tuán)偉, 詹金晶 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所