基于无线网络的船舶信息处理系统
发布时间：2021-03-10 10:20
针对船舶信息处理系统受到海上环境影响,导致系统出现信息采集精度低、响应时间长的问题,以提高船舶信息处理系统的性能为目的,提出基于无线网络的船舶信息处理系统设计。在无线网络的背景下,通过船舶信息通信接口设计和无线网络滤波器设计,完成了系统的硬件设计。利用船舶信息滤波算法设计和船舶信息处理流程,完成了系统的软件设计,实现了船舶信息的处理。测试结果表明,基于无线网络的船舶信息处理系统具有船舶信息处理速度快、精度高的优势。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶信息通信接口设计图Fig.1Designdrawingofshipinformation
ncommunicationinterface在船舶信息通信接口中，信息储存器不仅要读取信息采集单元的信息数据，还要将船舶信息录取后的数据传输到陆上信息站，设计船舶信息通信接口可以保证船舶信息数据的传输。1.2无线网络滤波器设计在扫描船舶信息的积累过程中，无线网络滤波器是一种常见的信息积累器，无线网络滤波器只需要储存少量的船舶信息，就可以在船舶航行和作业过程中得到广泛应用。无线网络滤波器利用2个反馈系数，积累脉冲串与滤波器匹配，从而实现船舶信息的处理。无线网络滤波器结构如图2所示。图2无线网络滤波器结构图Fig.2Structureofwirelessnetworkfilter以上利用船舶信息通信接口设计，完成信息与陆上信息站之间的传输工作，保证信息的实时通信，结合无线网络滤波器结构设计，使信息处理更具可靠性，实现系统的硬件设计。2船舶信息处理系统软件设计2.1船舶信息滤波算法设计根据无线网络滤波器提供的船舶信息状态，估计海上航行的具体位置、速度和方向等，将无线网络应用到船舶状态转移方程和信息量测方程进行描述，得到：X(n+1)=Φ(n)X(n)+G(n)U(n)+W(n)，Z(n)=H(n)X(n)+Γ(n)。(1)Φ(n)Γ(n)式中：X(n)为船舶状态矢量；为船舶状态转移；U(n)为系统输入矢量；G(n)为输入控制量；W(n)为噪声矢量；Z(n)为观测矢量；H(n)为量测矢量；为量测噪声矢量。在上述描述条件下，信息滤波流程如下：2n+1δXiρi步骤1计算个信息采样点和权值；步骤2每一个信息采样点经过变换后，得到：Yi=g[Xi]。(2)步骤3非线性函数Y=g[X]的均值和协方差估计。利用无线网络滤波器提供的船舶信息状态，对船舶信?
治?3.1测试环境基于无线网络的船舶信息处理系统性能测试环境如表1所示。表1测试环境Tab.1Testenvironment名称环境名称环境中央处理器Inteli85880显示器1600*900分辨率显卡GTX760操作系统Win7内存8Gb频率1600MHz3.2实验结论3.2.1船舶信息采集精度对比试验以系统运行时间为自变量，采用基于双单片机的船舶信息处理系统[2]、基于FPGA+DSP的船舶信息处理系统[3]以及基于无线网络的船舶信息处理系统，进行信息采集精度测试，实验结果如图3所示。图3船舶信息采集精度结果Fig.3Precisionresultsofshipinformationcollection从图3的实验结果可以看出，系统在运行过程中，文献[2–3]的船舶信息处理系统随着系统运行时间的变化，船舶信息的采集精度具有一定稳定性，但是整体的精度值偏低，40%以下的船舶信息采集精度不满足海上作业环境对信息采集精度的要求；而基于无线网络的船舶信息处理系统在运行过程中，船舶信息采集精度最高可达到95.8%，最低采集精度也接近了80%，说明基于无线网络的船舶信息处理系统可以满足船舶海上航行和作业的信息处理要求。3.2.2系统响应时间对比试验分别采用基于双单片机的船舶信息处理系统、基于FPGA+DSP的船舶信息处理系统以及基于无线网络的船舶信息处理系统，对处理船舶信息过程中的平均响应时间进行了测试，实验结果如图4所示。图4系统平均响应时间对比结果Fig.4Comparisonresultsofsystemaverageresponsetime从图4的实验结果可以看出，文献[2–3]及基于无线网络的船舶信息处理系统随着系统运行时间的变化，平均响应时间都在增加，但是文献[2–3]的船舶信息处理系统平
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA+DSP弹载SAR信号处理系统设计[J]. 陈勇. 电子技术应用. 2019(09)
[2]基于优势度测量的舰船电子信息系统方案优选[J]. 曲全福,李金鹏. 中国舰船研究. 2018(05)
[3]一种水面舰艇数据综合处理系统设计与实现[J]. 王宇,张富强. 舰船电子工程. 2018(09)
[4]舰艇战斗损管决策建模及信息化系统研究[J]. 侯岳,王康勃,冯伟强,安中昌. 系统工程与电子技术. 2018(03)
本文编号：3074505
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(18)北大核心
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【部分图文】：
船舶信息通信接口设计图Fig.1Designdrawingofshipinformation
ncommunicationinterface在船舶信息通信接口中，信息储存器不仅要读取信息采集单元的信息数据，还要将船舶信息录取后的数据传输到陆上信息站，设计船舶信息通信接口可以保证船舶信息数据的传输。1.2无线网络滤波器设计在扫描船舶信息的积累过程中，无线网络滤波器是一种常见的信息积累器，无线网络滤波器只需要储存少量的船舶信息，就可以在船舶航行和作业过程中得到广泛应用。无线网络滤波器利用2个反馈系数，积累脉冲串与滤波器匹配，从而实现船舶信息的处理。无线网络滤波器结构如图2所示。图2无线网络滤波器结构图Fig.2Structureofwirelessnetworkfilter以上利用船舶信息通信接口设计，完成信息与陆上信息站之间的传输工作，保证信息的实时通信，结合无线网络滤波器结构设计，使信息处理更具可靠性，实现系统的硬件设计。2船舶信息处理系统软件设计2.1船舶信息滤波算法设计根据无线网络滤波器提供的船舶信息状态，估计海上航行的具体位置、速度和方向等，将无线网络应用到船舶状态转移方程和信息量测方程进行描述，得到：X(n+1)=Φ(n)X(n)+G(n)U(n)+W(n)，Z(n)=H(n)X(n)+Γ(n)。(1)Φ(n)Γ(n)式中：X(n)为船舶状态矢量；为船舶状态转移；U(n)为系统输入矢量；G(n)为输入控制量；W(n)为噪声矢量；Z(n)为观测矢量；H(n)为量测矢量；为量测噪声矢量。在上述描述条件下，信息滤波流程如下：2n+1δXiρi步骤1计算个信息采样点和权值；步骤2每一个信息采样点经过变换后，得到：Yi=g[Xi]。(2)步骤3非线性函数Y=g[X]的均值和协方差估计。利用无线网络滤波器提供的船舶信息状态，对船舶信?
治?3.1测试环境基于无线网络的船舶信息处理系统性能测试环境如表1所示。表1测试环境Tab.1Testenvironment名称环境名称环境中央处理器Inteli85880显示器1600*900分辨率显卡GTX760操作系统Win7内存8Gb频率1600MHz3.2实验结论3.2.1船舶信息采集精度对比试验以系统运行时间为自变量，采用基于双单片机的船舶信息处理系统[2]、基于FPGA+DSP的船舶信息处理系统[3]以及基于无线网络的船舶信息处理系统，进行信息采集精度测试，实验结果如图3所示。图3船舶信息采集精度结果Fig.3Precisionresultsofshipinformationcollection从图3的实验结果可以看出，系统在运行过程中，文献[2–3]的船舶信息处理系统随着系统运行时间的变化，船舶信息的采集精度具有一定稳定性，但是整体的精度值偏低，40%以下的船舶信息采集精度不满足海上作业环境对信息采集精度的要求；而基于无线网络的船舶信息处理系统在运行过程中，船舶信息采集精度最高可达到95.8%，最低采集精度也接近了80%，说明基于无线网络的船舶信息处理系统可以满足船舶海上航行和作业的信息处理要求。3.2.2系统响应时间对比试验分别采用基于双单片机的船舶信息处理系统、基于FPGA+DSP的船舶信息处理系统以及基于无线网络的船舶信息处理系统，对处理船舶信息过程中的平均响应时间进行了测试，实验结果如图4所示。图4系统平均响应时间对比结果Fig.4Comparisonresultsofsystemaverageresponsetime从图4的实验结果可以看出，文献[2–3]及基于无线网络的船舶信息处理系统随着系统运行时间的变化，平均响应时间都在增加，但是文献[2–3]的船舶信息处理系统平
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA+DSP弹载SAR信号处理系统设计[J]. 陈勇. 电子技术应用. 2019(09)
[2]基于优势度测量的舰船电子信息系统方案优选[J]. 曲全福,李金鹏. 中国舰船研究. 2018(05)
[3]一种水面舰艇数据综合处理系统设计与实现[J]. 王宇,张富强. 舰船电子工程. 2018(09)
[4]舰艇战斗损管决策建模及信息化系统研究[J]. 侯岳,王康勃,冯伟强,安中昌. 系统工程与电子技术. 2018(03)
本文编号：3074505
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