一种船舶姿态显示装置的控制方法

摘要

本发明公开了一种船舶姿态显示装置的控制方法，包括数据采集终端和与数据采集终端电连接的显示终端，所述数据采集终端包括第一微处理器和分别与第一微处理器相连接的卫星定位仪、三轴地磁传感器、三轴陀螺仪和三轴加速度传感器；所述接收终端包括计算机和设于计算机上的触摸屏和报警器。数据采集终端和显示终端采用有线方式电连接。本发明具有测量的数据更准确；测量的数据更全面；可实时显示船舶姿态，为船舶航行、装卸货物和进港等提供安全支持；电子罗盘可用于航向显示，当装置发生倾斜时也可正常工作，进一步提高了船舶航行的安全性和可靠性的特点。

主权项

一种船舶姿态显示装置的控制方法，其特征是，所述船舶姿态显示装置包括数据采集终端和与数据采集终端电连接的显示终端，所述数据采集终端包括第一微处理器（1）和分别与第一微处理器相连接的卫星定位仪（2）、三轴地磁传感器（3）、三轴陀螺仪（4）和三轴加速度传感器（5）；所述显示终端包括计算机（6）和设于计算机上的触摸屏（7）和报警器（8）；包括如下步骤：（1‑1）根据船舶体积，预先在计算机中构建若干个三维船舶图像，每一张三维船舶图像中的船舶姿态对应一组由纵摇角及横摇角构成的查询参数；并将三维船舶图像及其所对应的查询参数存储至计算机的硬盘内；在计算机中预设纵摇角及横摇角的范围；（1‑2）数据采集终端和显示终端开始工作；（1‑3）卫星定位仪获得当前位置的定位数据信息，并将定位数据信息传输到第一微处理器内，第一微处理器将接收到的定位数据信息存储至数据采集终端的第一微处理器的第一寄存器中；（1‑4）第一微处理器接收到定位数据信息后，第一微处理器开始处理三轴地磁传感器、三轴陀螺仪和三轴加速度传感器检测的地磁场强度、角速度和线加速度的数据，得到船体的航向角、纵摇角及横摇角数据；（1‑5）第一微处理器进行真北航向角的计算，第一微处理器将船体的真北航向角、纵摇角及横摇角数据传输至显示终端，数据传输结束后，数据采集终端重新开始新一次数据采集；（1‑6）触摸屏上设有存储键、读取键或数据输出键，当在一定的时间内，计算机没接收到任何请求，卫星定位仪重新获取定位数据，系统重新开始新一轮航向角、纵摇角及横摇角数据的计算；当用户提交了存储请求，计算机将当前的航向角、纵摇角及横摇角数据存入计算机的硬盘内；当用户提交了读取请求，计算机读取存储在硬盘内的航向角、纵摇角及横摇角数据，并通过触摸屏显示；当用户提交了数据输出请求，计算机通过数据输出端口进行数据输出；（1‑7）用户通过触摸屏向计算机提交读取三维船舶图像的请求；计算机根据当前的纵摇角及横摇角数据查询相应的三维船舶图像；船舶图像在触摸屏中显示；船舶位置变换后，计算机根据接收到新的纵摇角及横摇角数据及用户的请求，查询相应的三维船舶图像，并将三维船舶图像通过触摸屏显示出来；其中，纵摇角及横摇角的计算过程如下：测量陀螺仪并计算X轴的静态飘移值Gry_offset_X和Y轴的静态飘移值Gry_offset_Y；通过查询数据手册计算陀螺仪比例值Gyr_Gain，通过查询数据手册计算加速度传感器比例值ACC_Gain；设定一阶互补滤波权重取值K_x，K_y；第一微处理器读取三轴陀螺仪的角速度数据gx、gy、gz，三轴加速度传感器的加速度数据ax、ay、az；第一微处理器利用公式Y_Accelerometer = ay * ACC_Gain将Y轴的测量值ay转换为加速度Y_Accelerometer；利用公式Z_Accelerometer = az * ACC_Gain将Z轴的测量值az转换为加速度Z_Accelerometer ：利用公式X_Accelerometer = ax * ACC_Gain将X轴的测量值ax转换为加速度X_Accelerometer：第一微处理器利用公式angleA_X= arctan(Y_Accelerometer/ Z_Accelerometer)* (180)/π计算角度值angleA_X；利用公式angleA_Y= arctan(X_Accelerometer/ Z_Accelerometer)* (180)/π计算角度值angleA_Y；第一微处理器利用公式gx _revised = gx + Gry_offset_X计算陀螺仪X轴通过静态误差修正后的角速度读数gx _revised；第一微处理器利用公式gy _revised = gy + Gry_offset_Y计算陀螺仪Y轴通过静态误差修正后的角速度读数gy _revised；第一微处理器利用公式omega_X= Gyr_Gain* gx _revised将陀螺仪X轴修正后的角速度读数转换为向前的角速度omega_X ：第一微处理器利用公式omega_Y= Gyr_Gain* gy _revised将陀螺仪Y轴修正后的角速度读数转换为向前的角速度omega_Y ：第一微处理器利用公式dt = 当前时间‑上一次采样时间计算时间的微分值dt：第一微处理器利用公式angle_dt_X = omega_X * dt计算角度angle_dt_X：第一微处理器利用公式angle_dt_Y = omega_Y * dt计算角度angle_dt_Y：第一微处理器利用公式A_X= K_x/ (K_x+ dt)计算陀螺仪的权值A_X；第一微处理器利用公式A_Y= K_y/ (K_y+ dt) 计算陀螺仪的权值A_Y；第一微处理器利用公式A_X* (angle_X+ angle_dt_X)+ (1‑A_X)* angleA_X进行一阶互补滤波，计算得到纵摇角；第一微处理器利用公式A_Y*(angle_Y+angle_dt_Y)+(1‑A_Y)*angleA_Y进行一阶互补滤波，计算得到横摇角。