一种速度信息融合方法技术

本发明专利技术公开了一种速度信息融合方法，包括：1)测点布局：在船上呈三角布置多个测速点，每个测速点配置传感器和放大器；2)数据采集：利用传感器和放大器获取速度信息，利用导航系统获取艉轴转速和航向；3)数据融合：基于船舶航行状态对步骤2)获取到的数据进行融合计算，得到船舶的航速；其中，船舶航行状态通过速度信息、艉轴转速和航向判断得到。本发明专利技术提供的速度融合方法不仅考虑到了测量值的可信度还考虑到了船舶运行状态对于速测的影响，使得最终得到的速度更加准确、稳定。

A speed information fusion method

【技术实现步骤摘要】
一种速度信息融合方法
本专利技术涉及大型水面船舶测速
，更具体的说是涉及一种速度信息融合方法。
技术介绍
大型水面船舶飞机起降是基本作业，在飞机起降时，船舶速度是基本要素，因此对速度的实时性、准确性和稳定性有较高要求。大型水面船舶船型大，在航行时船底产生富气泡层，随着船速的变化气泡层在船底游离，测速易出现波动，给实时、准确和稳定测速带来很大的困难和挑战。因此，如何提高大型水面船舶测速的准确性是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种速度信息融合方法，提高了大型水面船舶测速的实时性、准确性和稳定性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种速度信息融合方法，包括：1)测点布局：在船上呈三角布置多个测速点，每个测速点配置传感器和放大器；2)数据采集：利用传感器和放大器获取速度信息，利用导航系统获取艉轴转速和航向；3)数据融合：基于船舶航行状态对步骤2)获取到的数据进行融合计算，得到船舶的航速；其中，船舶航行状态通过速度信息、艉轴转速和航向判断得到。优选的，所述测速点包括三个。优选的，所述融合计算的具体步骤包括：通道估计、船舶航行状态判断、野值剔除和多通道信息融合。优选的，通道估计的具体步骤包括：按照时间顺序统计预设时间内各个速度信息、艉轴转速和航向信息的均值和方差。优选的，所述船舶航行状态包括匀速直航、变速直航、旋回和锚泊四种状态；其中，匀速直航的判断方法具体包括：S11：航向信息稳定，当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内；S12：艉轴转速稳定，当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值在允许的扰动范围内；S13：三路电磁测速点当前测量值与速度均值的差值的绝对值小于门限值；其中，S11成立，且S12或者S13其中之一成立，则判断为匀速直航状态；变速直航的判断方法具体包括：S21：航向信息稳定，当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内；S22：艉轴转速变化，当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值不在允许的扰动范围内；S23：三路电磁测速点当前测量值与速度均值的差值的绝对值大于门限值，且符号相同；同时满足上述S21～S23三个条件，则判断为变速直航状态；旋回航行的判断方法具体包括：S31：航向信息变化，连续三次当前航向角与航向角均值的差值不在允许的扰动范围内，且符号相同，则判断为旋回状态；若满足S12或S13之一，则判断为匀速旋回；若满足S22或S23之一，则判断为变速旋回，并根据符号判断是加速还是减速；锚泊航行状态的判断方法具体包括：S41：航向信息稳定，连续三次当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内，且符号相同；S42：艉轴转速为0，连续三次当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值在允许的扰动范围内，且符号相同；S43：三路电磁测速点当前测量值与速度均值的差值的绝对值不都大于门限值，且符号相同、各速度通道速度均值低于3kn；同时满足上述S41～S43三个条件，则判断为锚泊航行状态；其中，航向角均值、艉轴转速均值和速度均值通过通道估计得到。优选的，所述野值剔除的具体方法包括：匀速直航状态下野值剔除的方法包括：在匀速直航状态下，当连续某段时间内，各速度通道当前测量值与均值之差的绝对值大于某门限，则判定该通道信息不可信，该信号被剔除，该通道各统计特性采用前一次观测值；变速直航状态下野值剔除的方法包括：在变速航行状态下，航向稳定，连续某段时间航向通道当前测量值与均值之差的绝对值大于某门限，则判定该航向通道信息不可信，被剔除，设定航向信息为默认值，并在延迟预设时间后重新初始化航向信息；艉轴转速变化，连续某段时间艉轴转速与转速变化之差大于某门限，则判定艉轴转速信息不可信，被剔除，设定艉轴转速为前一次观测值，并在延迟预设时间后重新初始化艉轴转速信息；电磁测速通道信息变化，连续某段时间各测速通道速度信息则判定该通道速度信息不可信，被剔除；其中，amax为船最大加速度，σ为速度方差，为速度均值，该通道各统计特性采用前一次观测值；旋回航行状态下野值剔除的方法与匀速及变速航行状态下电磁通道和艉轴转速的野值判定和剔除方法一致；对于航向变化，连续某段时间航向通道当前测量值与均值之差的绝对值大于某门限，则判定该航向通道信息不可信，被剔除，或在故障值不可得的情况下设定为默认值，并在延迟一段后重新初始化航向信息；锚泊状态下野值剔除方法与匀速直航的野值剔除方法类似，航向、航速均保持某一常数，艉轴转速为零，连续某段时间各通道当前测量值与均值之差的绝对值大于某门限，则判定该通道信息不可信，该信号被剔除，该通道各统计特性采用前一次观测值；对于三个电磁通道，当前测量值与均值之差的绝对值大于某门限，则认为该通道当前信息不可信，该信号被剔除，该通道各统计特性采用前一次观测值。优选的，所述融合计算的具体步骤包括：根据预设时间不同时刻速度信息和阈值计算各个速度通道的置信度距离；其中，阈值等于速度均值、传感器精度值和速度方差的和；基于船舶航行状态和置信度距离对速度通道分配权重值；基于权重值和当前速度信息进行融合计算，得到船舶的航速。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种速度信息融合方法，本专利技术提供的速度融合方法不仅考虑到了测量值的可信度还考虑到了船舶运行状态对于速测的影响，使得最终得到的速度更加准确、稳定。此外，通过通道估计剔除野值，并判断船舶运动状态，基于剔除野值后的数据和船舶运动状态进行速度的融合，得到船舶的航速，结果更加准确。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种速度信息融合方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的多通道信息融合的方法流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见附图1，本专利技术实施例公开了一种速度信息融合方法，包括：1)测点布局：在船上呈三角布置多个测速点，每个测速点配置传感器和放大器；优选的，综合考虑到成本和计算实时性等要求，在船上呈三角布设三个测速点。2)数据采集：利用传感器和放大器获取速度信息，利用导航系统获取艉轴转速和航向；3)数据融合：基于船舶航行状态对步骤2)获取到的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种速度信息融合方法，其特征在于，包括：/n1)测点布局：在船上呈三角布置多个测速点，每个测速点配置传感器和放大器；/n2)数据采集：利用传感器和放大器获取速度信息，利用导航系统获取艉轴转速和航向；/n3)数据融合：基于船舶航行状态对步骤2)获取到的数据进行融合计算，得到船舶的航速；其中，船舶航行状态通过速度信息、艉轴转速和航向判断得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种速度信息融合方法，其特征在于，包括：
1)测点布局：在船上呈三角布置多个测速点，每个测速点配置传感器和放大器；
2)数据采集：利用传感器和放大器获取速度信息，利用导航系统获取艉轴转速和航向；
3)数据融合：基于船舶航行状态对步骤2)获取到的数据进行融合计算，得到船舶的航速；其中，船舶航行状态通过速度信息、艉轴转速和航向判断得到。


2.根据权利要求1所述的一种速度信息融合方法，其特征在于，所述测速点包括三个。


3.根据权利要求2所述的一种速度信息融合方法，其特征在于，所述融合计算的具体步骤包括：通道估计、船舶航行状态判断、野值剔除和多通道信息融合。


4.根据权利要求3所述的一种速度信息融合方法，其特征在于，通道估计的具体步骤包括：
按照时间顺序统计预设时间内各个速度信息、艉轴转速和航向信息的均值和方差。


5.根据权利要求3所述的一种速度信息融合方法，其特征在于，所述船舶航行状态包括匀速直航、变速直航、旋回和锚泊四种状态；
其中，匀速直航的判断方法具体包括：
S11：航向信息稳定，当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内；
S12：艉轴转速稳定，当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值在允许的扰动范围内；
S13：三路电磁测速点当前测量值与速度均值的差值的绝对值小于门限值；
其中，S11成立，且S12或者S13其中之一成立，则判断为匀速直航状态；
变速直航的判断方法具体包括：
S21：航向信息稳定，当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内；
S22：艉轴转速变化，当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值不在允许的扰动范围内；
S23：三路电磁测速点当前测量值与速度均值的差值的绝对值大于门限值，且符号相同；
同时满足上述S21～S23三个条件，则判断为变速直航状态；
旋回航行的判断方法具体包括：
S31：航向信息变化，连续三次当前航向角与航向角均值的差值不在允许的扰动范围内，且符号相同，则判断为旋回状态；
若满足S12或S13之一，则判断为匀速旋回；若满足S22或S23之一，则判断为变速旋回，并根据符号判断是加速还是减速；
锚泊航行状态的判断方法具体包括：
S41：航向信息稳定，连续三次当前航向角与航向角均值的差值在允许的扰动范围内，且符号相同；
S42：艉轴转速为0，连续三次当前艉轴转速与艉轴转速均值的差值在允许的扰动范围内，且符...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑树春，马新玉，刘国庆，谢华伟，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所九江分部，
类型：发明
国别省市：江西;36