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帶有雙天線和 RTK 調(diào)制解調(diào)器的3DMGQ7用于航海案例研究

文章出處:慣性傳感器應(yīng)用 責(zé)任編輯:百世精工科技 發(fā)表時(shí)間:2023-04-04 09:45:11
  
  

      在加利福尼亞州圣克魯斯航行是一個(gè)完美的春日,氣溫在60年代中期,岸風(fēng)輕。預(yù)報(bào)顯示,下午晚些時(shí)候微風(fēng)將加強(qiáng)到10節(jié)(kts)至15節(jié),為船員創(chuàng)造一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。


      我們乘坐太平洋精神號(hào)起航,并帶來(lái)了帶有雙天線和RTK調(diào)制解調(diào)器的MicroStrain 3DMGQ7-GNSS/INS輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器,以使用SensorConnect軟件收集導(dǎo)航和位置數(shù)據(jù)。


      在加利福尼亞州圣克魯斯航行是一個(gè)完美的春日,氣溫在60年代中期,岸風(fēng)輕。預(yù)報(bào)顯示,下午晚些時(shí)候微風(fēng)將加強(qiáng)到10節(jié)(kts)至15節(jié),為船員創(chuàng)造一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。


      船員包括我自己,ASA認(rèn)證的船長(zhǎng)和三名具有不同航海經(jīng)驗(yàn)的船員。


      我們駛出港口,經(jīng)過(guò)沃爾頓燈塔,用~180°(南)的羅盤(pán)航向懸掛帆,在左舷上航行約20分鐘,然后固定右舷航向~330°NNW。我們航行得很近,直到再次接近一個(gè)航向SSW,依此類(lèi)推......是的,一個(gè)真正完美的航行日。


      在海上航行大約一個(gè)小時(shí)后,微風(fēng)增加,來(lái)自西北的海浪從~4-6英尺上升到6-10英尺。操縱和保持船在航向上變得越來(lái)越困難,直到我決定船的動(dòng)力過(guò)大。與總長(zhǎng)度相似的Beneteaus和Hunters相比,Catalina 32的高跟鞋很多。


3DMGQ7傳感器在航海導(dǎo)航的應(yīng)用

      我們收起了副臂帆,繼續(xù)緊緊地航行。隨著風(fēng)和海浪的增加,我的數(shù)據(jù)記錄筆記本電腦從工作臺(tái)上掉了下來(lái),USB電纜與GQ7慣性測(cè)量傳感器斷開(kāi)連接。


這結(jié)束了數(shù)據(jù)收集,但沒(méi)有結(jié)束船員的冒險(xiǎn)。


      帆在沒(méi)有任何其他重大事件的情況下完成,謝天謝地,我們最終沒(méi)有與百萬(wàn)富翁和他的妻子一起被困在一個(gè)島上。我們安全返回碼頭,快速?zèng)_洗了太平洋精神號(hào),然后收起帆。


      那天晚上晚些時(shí)候,我使用帶有MicroStrain慣性協(xié)議(MIP)的Python腳本在Google地球上繪制了GPS數(shù)據(jù)和擴(kuò)展卡爾曼濾波器(EKF)數(shù)據(jù)。谷歌地球地圖非常詳細(xì)地顯示了船在航行期間的路線。


      GQ7 位于前艙,前甲板上有一個(gè)雙天線,與 GQ7 相距約 0.7 m。


本次船只航行期間的路線

      正如預(yù)期的那樣,帶有雙天線和RTK校正的GQ7慣性傳感器為EKF提供了出色的數(shù)據(jù),由此產(chǎn)生的路線跟蹤令人印象深刻。


      此外,EKF 解決方案還提供了船的側(cè)傾、俯仰、偏航、搖擺、浪涌和升沉的姿態(tài)數(shù)據(jù),這證實(shí)了之前關(guān)于腳跟過(guò)大的評(píng)論。


      作為一名水手,當(dāng)我研究情節(jié)時(shí),一些非常好和非常重要的事情突然出現(xiàn)在我身上。在郊游期間,天氣和海洋以及舵手(船夫)都發(fā)生了變化,因此固定動(dòng)作的質(zhì)量隨著船員和環(huán)境條件的混合而變化。


      船的路線在風(fēng)中平穩(wěn)地轉(zhuǎn)彎,繼續(xù)前進(jìn)而不會(huì)失去前進(jìn)的進(jìn)度。這表明舵手和船員共同努力轉(zhuǎn)動(dòng)船并平行并將副臂從太平洋精神號(hào)的左舷移動(dòng)到右舷


      相比之下,圖 5 顯示了粘性差的路線。船立即失去地面,船的路徑不穩(wěn)定。粘性差的具體原因通常是舵手過(guò)度轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)彎或機(jī)組人員沒(méi)有順利修剪副臂板。


      舵手沒(méi)有保持穩(wěn)定的航向,風(fēng)力的增加和膨脹的組合影響了船的前進(jìn)方向,導(dǎo)致波浪形航向。


      另一個(gè)有趣的觀察結(jié)果是歐拉角(俯仰、橫滾、偏航)的 EKF 解決方案顯示了船在航行時(shí)的腳跟(滾動(dòng))。圖6顯示了當(dāng)船從右舷釘?shù)阶笙厢敃r(shí)腳跟(滾動(dòng))的變化,它強(qiáng)化了帆船不是浮橋船的想法。


      Catalina 32 從 25° 傾斜到 35° - 船的欄桿在水中(不適合膽小的人!升沉是船的垂直運(yùn)動(dòng),在較重的膨脹中為 1-2 米。


船從右舷釘?shù)阶笙厢敃r(shí)腳跟(滾動(dòng))的3DMGQ7數(shù)據(jù)變化

      3DMGQ7-GNSS/INS輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)是關(guān)于船員和船只在不同天氣和海況下的表現(xiàn)的詳細(xì)量化信息,否則會(huì)丟失。圖 7 和圖 8 顯示了船在 5 英尺至 10 英尺的浪涌中航行時(shí)的升沉和升沉速度。


      這些信息對(duì)于因果郊游的水手、ASA 認(rèn)證的教練和賽車(chē)手很有價(jià)值。使用SensorConnect和MicroStrain Communication Library(MSCL)輕松收集和分析數(shù)據(jù)??偠灾?,在水上度過(guò)了愉快的時(shí)光。


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