針對船舶信息處理系統(tǒng)受到海上環(huán)境影響,導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)信息采集精度低、響應(yīng)時(shí)間長的問題,以提高船舶信息處理系統(tǒng)的性能為目的,提出基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在無線網(wǎng)絡(luò)的背景下,通過船舶信息通信接口設(shè)計(jì)和無線網(wǎng)絡(luò)濾波器設(shè)計(jì),完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。利用船舶信息濾波算法設(shè)計(jì)和船舶信息處理流程,完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了船舶信息的處理。測試結(jié)果表明,基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)具有船舶信息處理速度快、精度高的優(yōu)勢。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

船舶信息通信接口設(shè)計(jì)圖Fig.1Designdrawingofshipinformation

ncommunicationinterface在船舶信息通信接口中，信息儲存器不僅要讀取信息采集單元的信息數(shù)據(jù)，還要將船舶信息錄取后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)疥懮闲畔⒄�，設(shè)計(jì)船舶信息通信接口可以保證船舶信息數(shù)據(jù)的傳輸。1.2無線網(wǎng)絡(luò)濾波器設(shè)計(jì)在掃描船舶信息的積累過程中，無線網(wǎng)絡(luò)濾波器是一種常見的信息積累器，無線網(wǎng)絡(luò)濾波器只需要儲存少量的船舶信息，就可以在船舶航行和作業(yè)過程中得到廣泛應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)濾波器利用2個(gè)反饋系數(shù)，積累脈沖串與濾波器匹配，從而實(shí)現(xiàn)船舶信息的處理。無線網(wǎng)絡(luò)濾波器結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2無線網(wǎng)絡(luò)濾波器結(jié)構(gòu)圖Fig.2Structureofwirelessnetworkfilter以上利用船舶信息通信接口設(shè)計(jì)，完成信息與陸上信息站之間的傳輸工作，保證信息的實(shí)時(shí)通信，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使信息處理更具可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。2船舶信息處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1船舶信息濾波算法設(shè)計(jì)根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)濾波器提供的船舶信息狀態(tài)，估計(jì)海上航行的具體位置、速度和方向等，將無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到船舶狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和信息量測方程進(jìn)行描述，得到：X(n+1)=Φ(n)X(n)+G(n)U(n)+W(n)，Z(n)=H(n)X(n)+Γ(n)。(1)Φ(n)Γ(n)式中：X(n)為船舶狀態(tài)矢量；為船舶狀態(tài)轉(zhuǎn)移；U(n)為系統(tǒng)輸入矢量；G(n)為輸入控制量；W(n)為噪聲矢量；Z(n)為觀測矢量；H(n)為量測矢量；為量測噪聲矢量。在上述描述條件下，信息濾波流程如下：2n+1δXiρi步驟1計(jì)算個(gè)信息采樣點(diǎn)和權(quán)值；步驟2每一個(gè)信息采樣點(diǎn)經(jīng)過變換后，得到：Yi=g[Xi]。(2)步驟3非線性函數(shù)Y=g[X]的均值和協(xié)方差估計(jì)。利用無線網(wǎng)絡(luò)濾波器提供的船舶信息狀態(tài)，對船舶信?

治?3.1測試環(huán)境基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)性能測試環(huán)境如表1所示。表1測試環(huán)境Tab.1Testenvironment名稱環(huán)境名稱環(huán)境中央處理器Inteli85880顯示器1600*900分辨率顯卡GTX760操作系統(tǒng)Win7內(nèi)存8Gb頻率1600MHz3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論3.2.1船舶信息采集精度對比試驗(yàn)以系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為自變量，采用基于雙單片機(jī)的船舶信息處理系統(tǒng)[2]、基于FPGA+DSP的船舶信息處理系統(tǒng)[3]以及基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)，進(jìn)行信息采集精度測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。圖3船舶信息采集精度結(jié)果Fig.3Precisionresultsofshipinformationcollection從圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，文獻(xiàn)[2–3]的船舶信息處理系統(tǒng)隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的變化，船舶信息的采集精度具有一定穩(wěn)定性，但是整體的精度值偏低，40%以下的船舶信息采集精度不滿足海上作業(yè)環(huán)境對信息采集精度的要求；而基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，船舶信息采集精度最高可達(dá)到95.8%，最低采集精度也接近了80%，說明基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)可以滿足船舶海上航行和作業(yè)的信息處理要求。3.2.2系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間對比試驗(yàn)分別采用基于雙單片機(jī)的船舶信息處理系統(tǒng)、基于FPGA+DSP的船舶信息處理系統(tǒng)以及基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)，對處理船舶信息過程中的平均響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。圖4系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間對比結(jié)果Fig.4Comparisonresultsofsystemaverageresponsetime從圖4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，文獻(xiàn)[2–3]及基于無線網(wǎng)絡(luò)的船舶信息處理系統(tǒng)隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的變化，平均響應(yīng)時(shí)間都在增加，但是文獻(xiàn)[2–3]的船舶信息處理系統(tǒng)平

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FPGA+DSP彈載SAR信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陳勇.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(09)
[2]基于優(yōu)勢度測量的艦船電子信息系統(tǒng)方案優(yōu)選[J]. 曲全福,李金鵬.  中國艦船研究. 2018(05)
[3]一種水面艦艇數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 王宇,張富強(qiáng).  艦船電子工程. 2018(09)
[4]艦艇戰(zhàn)斗損管決策建模及信息化系統(tǒng)研究[J]. 侯岳,王康勃,馮偉強(qiáng),安中昌.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(03)



本文編號：3074505