[实用新型]基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种舰船航行中姿态动态监控系统，具体地说是一种基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统。

背景技术

目前，国内外有关舰船姿态监控系统的研究相对较多，但基本上都集中在对船位和人身安全的研究。舰船姿态的监控对舰船航行安全保障起着非常重要的作用。目前对水域舰船交通安全监控理论研究与系统开发已比较成熟，但对单船的运动姿态研究及信息监控系统开发难以涉及，利用舰船航行实时监控系统提供的数据来进一步研究恶劣天气条件下船体的抗风险能力至关重要，这样就能尽可能避免海上不确定安全事故的发生，然而现有技术中对于单船的运动姿态监控没有得到任何研究，因此不利于单船水上交通安全保障，使得水上交通事故发生率高，导致经济损失严重，另外各型舰船作为海上作战平台装载了大量的武器装备(如各种口径的舰炮和导弹、鱼雷等)与观测设备(如各种雷达和光电跟踪仪等)，大型水面舰艇还装有舰载机，而这些设备会由于舰船摇摆运动对射击精度和观测精度造成严重影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够避免海上不确定安全事故发生以及消除舰船摇摆运动对舰载武器射击精度和观测设备观测精度影响的基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统，包括中央控制器、Arduino控制板、安置在舰船上各个方位中的三轴加速度传感器、用于报警的警报模块、用来显示舰船航行三轴加速度值的显示单元以及能够进行信息处理的处理器模块，三轴加速度传感器、警报模块、显示单元以及处理器模块均与Arduino控制板连接并通过Arduino控制板进行信息传输，处理器模块能够采集三轴加速度传感器的数据，分析判断舰船航行姿态，警报模块能够检测舰船三轴加速度的阀值信息并通过处理器模块发布报警信息，显示单元能够将处理器模块处理后的舰船航行三轴加速度值进行显示，Arduino控制板还连接有CDMA模块。

所述处理器模块为嵌入式单片机。

采用上述的结构后，由于设置的Arduino控制板、安置在舰船上各个方位中的三轴加速度传感器、以及能够进行信息处理的处理器模块，由此通过在运动过程中的不同位置的三个正交方向上的加速度来感知舰船整体运动姿态的变化，处理器模块可以在舰船航行时进行识别与分析，分析判断出舰船具体航行姿态，提高了水上交通安全保障技术水平，从技术上能够支撑建立一个更安全可靠的水陆交通系统，降低了水上交通事故发生率，减少了经济损失，并消除了舰船摇摆运动对舰载武器射击精度和观测设备观测精度的影响。

附图说明

图1为本实用新型基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统，包括中央控制器、Arduino控制板、安置在舰船上各个方位中的三轴加速度传感器、用于报警的警报模块、用来显示舰船航行三轴加速度值的显示单元以及能够进行信息处理的处理器模块，三轴加速度传感器、警报模块、显示单元以及处理器模块均与Arduino控制板连接并通过Arduino控制板进行信息传输，加速度传感器通过在运动过程中的不同位置的三个正交方向上的加速度来感知舰船整体运动姿态的变化，处理器模块能够采集三轴加速度传感器的数据，分析判断舰船航行姿态，警报模块能够检测舰船三轴加速度的阀值信息并通过处理器模块发布报警信息，显示单元能够将处理器模块处理后的舰船航行三轴加速度值进行显示，Arduino控制板还连接有CDMA模块，CDMA模块包括由CDMA无线通信和gpsOne空间定位技术等构成，当处理器模块探测到舰船三轴加速度数值异常时能够通过CDMA模块取得定位数据并将消息数据发送到中央控制控制器内，当警报模块检测到舰船三轴加速度超过阀值后还能够将警报信息通过CDMA模块传递到中央控制器内，所说的处理器模块为嵌入式单片机，其中，本实用新型的整个系统均由系统电源供电。

本实用新型的基于三轴加速度传感器的舰船姿态监控系统架构基于Arduino上的高性能、低功耗的单片机，通过获取加速度传感器的采集信息，经分析和计算后获取舰船姿态的各项数值；加速度传感器是检测物件运动与方向的传感器，它根据物件运动和方向改变信号的电压值，如果沿着某一个方向运动，或者受到重力作用，输出电压就会根据其运动方向以及设定的传感器灵敏度方向而改变其输出电压，用Arduino控制板的A/D转换模块读取此输出信号，经单片机计算就可以检测舰船姿态的变化数值。处理器模块利用单片机，它是整个系统的核心，完成系统中所有事件的调度；CDMA模块也是舰船姿态监控系统的一部分，当中央控制器探测到舰船三轴加速度数值异常时，需通过CDMA模块gpsOne定位取得定位数据并以SMS方式将消息数据发送到控制中心，以实现对舰船某方位的跟踪；警报模块检测到舰船三轴加速度超过阀值后，蜂鸣器启动30秒的倒计时，如果三十秒内加速度一直在异常波动，则将警报传递到监控中心。如果三十秒内加速度数值趋于正常，则将蜂鸣器倒计时间延长一分钟，如果一分钟后加速度又剧烈变化，则把警报传递到监控中心。当蜂鸣器再经过1分钟的倒计时后加速度趋于0，则将警报传递给中央控制器；如果蜂鸣器1分钟后后加速度趋于正常，则取消警报，直接返回海况检测状态。