基于INS升沉与姿态角数据的波浪浮标设计

发布时间：2020-08-03 06:33

【摘要】：波浪浮标的设计是以技术指标为前提,选择符合要求的波浪传感器,并以其为核心,根据其测量原理选择合适的测波方法,综合考虑工作环境及使用要求完成方案设计,再根据整体方案完成软硬件及结构设计,最后对波浪浮标进行测试。本文以INS SBG Ellipse2-E作为波浪传感器,基于其升沉数据及姿态角数据进行波浪浮标设计。主要工作如下:1.根据INS的测量原理,针对一般上跨零点法以升沉曲线所有采样点均值这一常数值作为基线不能随波浪整体变化趋势而变化的缺点,提出了以升沉曲线连续固定数量的采样点均值为基线的定采样点变值基线上跨零点法及以升沉曲线所有极大值点拟合曲线与所有极小值点拟合曲线对应点取中值作为基线的双拟合曲线变值基线上跨零点法两种改进的上跨零点测波方法。根据使用要求选择球形浮标结构形式,确定系统构成及工作原理,完成方案设计。2.依据总体方案,以STM32F429IGT6单片机作为中央处理器,完成波浪浮标中央处理模块、通讯模块、电源管理模块、太阳能充电模块及无线充电模块硬件设计;以直径500mm为参考尺寸,完成波浪浮标壳体、内部支架、防撞圈及核心机箱等结构设计,并对浮标浮力、稳定性及随波性进行验算。3.根据系统功能需求,对波浪浮标数据处理软件结构进行设计,并根据软件各模块之间的关系对各模块的工作流程及代码实现进行说明,详细叙述了三种测波方法数据处理的代码实现。4.通过对实验室模拟波浪的测量,验证了本文提出的两种测波方法的可行性,通过测量结果对比了三种测波方法的优劣。并研究了波浪周期、波幅、多波源及采样时长对测量精度的影响,根据波周期及波幅与测量误差之间的规律,对测量结果进行了修证,提高了测量精度。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH766
【图文】：

波浪浮标,模块

Iridium-Internet 模块 ● ● Argos 模块 ● ● GSM-SMS 模块 ● GSM-Internet 模块 ● ● 雷达反射器太阳能充电系统 ● ● AXYS 是波浪浮标公司的另一位代表，其 TRIAXYS Di范围内都相当受欢迎。AXYS 公司还有另外两种型号的 with Currents Buoy、TRIAXYS Mini Directional Wave Buo

主接口,电气参数,引脚,波向

高波周期及波向测量要求。e2-E 电气参数如表 2.4 所示：表 2.4 Ellipse2-E 电气参数最小一般最大单围 5 36 V460 m-25 25 V 0.8 V 2.0 V3 5 7 k口与接头如图 2.2 所示：

主要尺寸,同步输出,扩展接口,模式

PORT ARS-232/RS-422Port A RS-232 或 RS-422 选择，接 GND 选择 RS-422SYNC OUT A 同步输出信号PORT E TX PORTA RS422 TX+Port E Tx 或 RS-422 模式 Port A Tx+PORT A RS232 TX PORT A RS422 TX-Port A RS-422 Tx- 或 RS-232 TxPORT A RS232 RX PORT A RS422 RX+Port A RS-422 Rx+ 或 RS-232 RxPORT E RX PORTA RS422 RX-Port E Rx ，或 RS-422 模式 Port A Rx-本文浮标不使用扩展接口，因此此处不对其进行说明。主要尺寸如图 2.3 所示：

【参考文献】