艦船海上航行過程中會(huì)形成海量數(shù)據(jù)信息,為提高對(duì)數(shù)據(jù)信息的利用效率,必須建立起可容納海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng),借助云環(huán)境下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)勢,可以實(shí)現(xiàn)航行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和快速處理。本文分析云環(huán)境下航行數(shù)據(jù)的特征,提出了艦船海上航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的工作原理,研究了艦船海上航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集工作方法,并通過航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值,可保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(24)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)中的硬件組成結(jié)構(gòu)圖Fig.1Hardwarestructurediagramofnavigationdataautomaticacquisitionsystem

感器將感知的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為可用信號(hào)，向檢測設(shè)備傳輸。傳感器主要包括前端感應(yīng)元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路和輔助電源等元器件，輸入電壓與輸出電壓分別為30V、20V，工作電流為10mA，測量范圍在100Hz之內(nèi)，抗干擾性為80%。將傳感器安裝到各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)上，逐一定位，傳感器供電方式為電池供電，可通過GPS定位少量節(jié)點(diǎn)，獲取艦船位置信息。假設(shè)定位節(jié)點(diǎn)為6個(gè)，利用信號(hào)接收器可測量各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離值，再運(yùn)用MDS算法計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，確定節(jié)點(diǎn)的位置分布，如圖2所示。圖2定位節(jié)點(diǎn)中相對(duì)位置測算與直觀顯示圖Fig.2Relativepositionmeasurementandvisualdisplayofpositioningnodes在確定各節(jié)點(diǎn)的空間分布狀態(tài)后，引入距離矩陣函數(shù)，求出相應(yīng)數(shù)據(jù)，函數(shù)為：B=12d2i+1n2n∑i=1d2，根據(jù)函數(shù)矩陣獲取最大特征值向量，得出二維空間的擬合構(gòu)圖，初步定為傳感器節(jié)點(diǎn)。為提高傳感器節(jié)點(diǎn)位置檢測的準(zhǔn)確性，還需要定位傳感器平移、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，得到傳感器節(jié)點(diǎn)的位置部署。2.2數(shù)據(jù)采集實(shí)施建立海上航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集方程，利用傳感器采集船舶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，用R表示回波信息矩陣，Q表示環(huán)境影響因素，M表示擴(kuò)維矩陣，y表示數(shù)據(jù)監(jiān)測矩陣，z表示環(huán)境干擾噪聲，K表示高斯白噪聲，H表示脈沖響應(yīng)，建立起各變量之間的關(guān)系式如下：R=M×y+M×z4，Q=H×y+K。在船舶設(shè)備受到外界因素干擾時(shí)，會(huì)直接影響到航行數(shù)據(jù)的有效采集，所以必須對(duì)受干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以增強(qiáng)采集系統(tǒng)的抗干擾能力。在這一過程中，需要安裝濾波器，以保證傳感器采集系統(tǒng)的有效運(yùn)行，如圖3?

有效性，本文選取傳統(tǒng)基于GPS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為對(duì)照組，并隨機(jī)選擇艦船進(jìn)行24h數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集，獲取對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示�？芍疚奶岢龅南到y(tǒng)數(shù)據(jù)采集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)照組的數(shù)據(jù)采集量，在電磁波不斷增強(qiáng)的情況下，2種系統(tǒng)雖然都受到了外界干擾，其數(shù)據(jù)采集量都發(fā)生了一定變化，但是本文提出的系統(tǒng)其準(zhǔn)確性最低為96%，而對(duì)照組系統(tǒng)的準(zhǔn)確性卻降低到80%。由此可得出以下結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)具備較高的準(zhǔn)確性和抗干擾性，可以滿足云環(huán)境下艦船航行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集要求。圖4航行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)與對(duì)照系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集總量對(duì)比圖Fig.4Comparisonoftotalamountofdataacquisitionbetweenautomaticnavigationdataacquisitionsystemandcontrolsystem3結(jié)語艦船航行數(shù)據(jù)是艦船安全可靠行駛的重要數(shù)據(jù)，在航行的全過程之中都會(huì)有數(shù)據(jù)持續(xù)產(chǎn)生。在云環(huán)境下，艦船要借助云計(jì)算、傳感器技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建起數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、抗干擾能力強(qiáng)的航行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保航行數(shù)據(jù)可長時(shí)間存儲(chǔ)到云環(huán)境中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供充足的源數(shù)據(jù)，提高艦船航行決策的精準(zhǔn)性。參考文獻(xiàn)：張勛,馬豪伯,徐博,等.基于樣本熵和IFOA-GRNN的多普勒計(jì)程儀信號(hào)失真重構(gòu)[J].應(yīng)用科技,2020,47(3):80–86.[1]林俊,葛海龍,李曉陸,等.江海直達(dá)綠色船舶能效大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)[J].船舶,2018(12):104–106.[2]馮亮,董國祥,季盛,等.基于航行數(shù)據(jù)的船舶航行油耗模型建立方法[J].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào),2020,43(1):27–31.[3]張琪.無人機(jī)低空遙感船舶影像航行數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性測試[J].艦船科學(xué)技術(shù),2018(12):28–29.[4]何延康,張笛,張金奮,?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]江海直達(dá)綠色船舶能效大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)[J]. 林俊,葛海龍,李曉陸,陸濤.  船舶. 2018(S1)
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