基于IMU的船舶吊装补给六自由度相对位姿检测技术研究

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舰船在海上进行补给作业时,由于海风、海浪等的作用会产生六自由度运动。通过采用主动式波浪补偿技术来补偿两船的相对运动,可以实现货物的平稳吊装。在波浪补偿过程中,必须要了解船舶的运动状态,才能通过控制系统有效地控制货物运动位姿。因此,开展六自由度波浪补偿检测技术研究对提升主动式波浪补偿系统的整体性能具有重要意义。  本文主要内容包括:  1.针对目前主动式波浪补偿系统检测精度差、检测方法单一等问题,结合惯性传感器和激光传感器的特点,提出了一种新的六自由度检测方法,设计了较为完整的六自由度波浪补偿检测系统。  2.为了保证检测系统精度,本系统使用了两个惯性测量单元(IMU,InertialMeasurementUnit),三个激光传感器。根据主动式波浪补偿原理样机的结构和检测系统性能指标要求,选取了所需的传感器类型,设计了传感器安装方案。  3.为了实现实时检测船舶六自由度相对运动,本文设计了运动信号检测系统。该检测系统检测的运动信号包括载体相对当地坐标系的姿态角信号、两船舶相对姿态角信号、以及两船舶相对位移信号等。本文完成了对各传感器信号采集的软件设计。该检测系统实现了数据实时采集、数据实时处理以及与计算机进行通信。实验验证了所设计的实时检测系统的可行性。  总之,本文针对主动式波浪补偿检测系统关键技术问题展开了系统深入地研究,提出了新的船舶六自由度相对运动检测方案,并通过波浪补偿原理样机对检测系统进行了实验验证。该检测系统的精度、抗干扰性等性能指标基本满足要求,实验验证了该检测系统的有效性、实用性等问题。
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