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低成本中精度船用光纤捷连罗经NV-CP600

更新时间:2016-06-12  访问统计:2541

1 简介

NV-CP600型光纤捷联罗经是一款中精度船用测量级光纤罗经运动传感器。它能够准确提供运载体的运动信息(包括航向角、俯仰角、横滚角,升沉、纵荡、横荡幅值及速率等信息)以及真北方位角。

由于NV-CP600型罗经采用光纤陀螺,因此具有免维护和免标定的优点;同时由于其捷联式的安装结构,使用方便,具有传统机械陀螺罗经所不具备的优势;同时NV-CP600型罗经具有重量轻,体积小等特点,便于携带安装。该型罗经还能够具备码头启动模式、海上自主启动模式和海上组合启动模式三种启动模式。三种启动模式对启动条件有不同的要求,分别为:

  • 码头启动:要求在启动过程中,载体处于静止或准静止状态(如车辆怠速、舰船系泊);启动时间30分钟,随后转入导航状态。
  • 海上自主启动:要求在启动过程的前10分钟,载体处于匀速运动状态;启动时间60分钟,随后转入导航状态;启动过程中,要求持续接入计程仪速度信息。
  • 海上组合启动:要求在启动过程的前5分钟,载体处于匀速运动状态;启动时间60分钟,随后转入导航状态;启动过程中,要求持续接入GPS或北斗位置信息。

 

2 技术说明

NV-CP600型罗经的核心是光纤陀螺惯性测量装置,而光纤陀螺惯性测量装置是由三只零偏稳定性优于0.03 deg/h的光纤陀螺、三只零偏稳定性优于0.1mg的加速度计以及DSP解算单元组成,图1所示的是系统内部构成,尺寸和物理特性详见附录A。

4 电气接口

4.1 接口简介

NV-CP600型光纤陀螺罗经的供电和信号输出分别采用85102E833P50和85102E1419P50,其中85102E833P50为供电插座,85102E1419P50为信号输出插座。接口定义如下:

 

供电接口

85102E833P50

陀螺信号输出

85102E1419P50

监控口

RS422

GPS/DVL信号口

RS422/ RS232

 

 

4.2 供电接口

供电接口定义如下:

 

表1  电源插座接线表

供电插座(85102E833P50)

A

PGND

B

+24V

C

GND

 

 

4.3 陀螺信号接口

陀螺信号接口定义如下:

 

表2  陀螺信号插座接线表

管脚

信号

备注

M

422通信信号T+

监控信号

L

422通信信号T-

K

422通信信号R+

J

422通信信号R-

A

DGND

数字地

B

422通信信号T+

/232通信信号T

 

组合信号

C

422通信信号T-

D

422通信信号R+

/422通信信号R

E

422通信信号R-

 

4.4 监控口

为RS422双工串口,用于罗经信息高速输出口,通过外部启动控制指令触发,并以200Hz频率发送二进制格式罗经数据,含罗经的姿态信息(航向、纵摇和横摇)、陀螺和加速度计的原始数据以及其他罗经信息。波特率固定为230400bps,1位起始位,8位数据位,1位停止位,无校验位。

4.5 GPS/DVL信号口

为RS422/RS232单工串口,用于GPS和DVL接收通讯口,波特率固定为:230400bps,该串口支持的输入格式分别为GPGGA和 GPVTG。

5 横荡、纵荡与升沉的计算

5.1 横荡(sway)、纵荡(surge)、升沉(heave)的定义

升沉描述的是船舶垂直方向上运动。在理论上,它可以通过垂直方向加速度二次积分得到。但是由于垂直方向上的加速度计存在零偏,进行二次积分后,结果将迅速发散。为了解决这类问题,通常的方法是采用高通滤波器消除零偏分量的影响。垂直方向上的运动幅值被称为升沉,而水平方向上的运动幅值被称为横荡和纵荡。横荡、纵荡和升沉的轴向定义如图3所示。

附录A 技术说明

A-1性能指标

陀螺性能指标

 

零偏稳定性

≤0.03 deg/h

零偏重复性

≤0.03deg/h

非线性

≤50 ppm

 

 

加速度计性能指标

 

零位稳定度

≤0.1mg

零偏重复性

≤0.1mg

标度因数重复性

≤30ppm

 

 

系统指标

 

寻北时间

30 min(码头启动)

60 min(海上自主启动)

60 min(海上组合启动)

姿态精度

< 0.05 deg

航向精度

< 0.30 deg, Secant latitude

自寻北精度

< 0.15 deg

 

测量范围

 

航向角

0-360 deg

橫摇角

±90 deg

纵摇角

±90 deg

角速率

±150 deg

加速度

±20 g

 

 

A-2工作环境要求

 

工作温度

-40°C ~ +60°C

存储温度

-50°C ~ +70°C

振动

6 g ,20~2000 Hz

冲击

30 g, 11 ms, 1/2 Sine

 

 

 

A-3接口

 

供电

9~36 VDC, ≤15 W

电气接口

RS232/RS422

更新频率

100 Hz @ 115,200 baud rate

 

 

A-4外形结构

 

尺寸(长×宽×高,单位:毫米)

150 ×150×150

重量

< 4.5 kg

材质

 
End

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