GPS新船舶试航系统数据通信和处理的研究

摘要

船舶试航试验是船舶出厂前须进行的一项重要工作，该试验主要是针对船舶的操纵性和航速进行测试，并把测试结果作为船厂和船东评价船舶性能的重要依据。随着计算机技术和通信技术的飞速发展，一些研制时间较早的系统由于与目前普遍使用的操作系统不兼容以及定位精度不高等原因，难以达到船厂的要求。
　　本文在前人工作的基础上，深入研究了船舶试航系统，采用了卡尔曼滤波的方法，将船舶的真实状态参数从各种随机干扰中实时最优地估计出来，实现了定位精度的提高。文中设计了船舶试航系统的四大功能模块:串口通信模块、数据存储模块、卡尔曼滤波模块、信息展示模块。串口通信模块基于MSComm控件将GPS接收到的数据传递到上位机，实现了对GPS数据的提取，使用户可以读取到GPS接收到的经度、纬度、地面速率等数据。数据存储模块通过与ODBC数据库互连对数据进行存储，供数据处理使用。卡尔曼滤波模块对GPS定位信息误差进行优化，提高了定位系统的精度，优化了船舶试航轨迹图。信息展示模块是把系统呈现给用户的部分，该模块将获取到的各种测试参数以及轨迹将以图表的形式展示给用户，调用GDI+绘制图形，实现了良好的人机交互界面。对系统进行测试，测试结果表明该系统可以达到较高的精度要求，能够准确方便地完成航行试验。
　　本文最后对整个开发工作进行了总结，并对今后更深一步的研究工作给出了展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题的研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 船舶试航系统的总体构架

2．1 系统的硬件组成

2．2 系统总体的设计要求

2．3 系统总体结构

2．4 系统的功能模块图

2．2．1 串口通信与数据接收模块

2．2．2 数据存储与处理模块

2．2．3 信息展示模块

2．3 本章小结

第3章 串口通信与数据存储模块的实现

3．1 GPS技术简介

3．1．1 GPS系统组成

3．1．2 GPS定位原理

3．1．3 GPS串口通信

3．2 串口通信模块的设计与实现

3．2．1 数据接收功能

3．2．2 数据截取功能

3．2．3 数据存储功能

3．3 本章小结

第4章 卡尔曼滤波子模块的实现

4．1 GPS系统模型的建立

4．2．1 GPS系统状态转移方程的建立

4．2 自适应卡尔曼滤波的实现

4．2．1 标准卡尔曼滤波

4．2．2 自适应卡尔曼滤波误差消除方法

4．2．3 λ值的选取

4．2．4 系统功能验证

4．3 本章小结

第5章 信息展示子模块的实现

5．1 信息展示模块的设计模型

5．2 系统关键功能的设计与实现

5．2．1 数据库结构的设计

5．2．2 数据库与程序的连接

5．2．3 坐标系绘制

5．2．4 刻度线和方向旗的绘制

5．2．5 船舶模型的绘制

5．2．6 动态曲线的绘制

5．2．7 信息展示界面结果图

5．3 本章小结

第6章 结束语

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢