[实用新型]船舶姿态检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及船舶安全航行技术领域，尤其是涉及一种可以实时显示船舶姿态以确保船舶安全的船舶姿态检测装置。

背景技术

近年来，由于我国改革开放的不断深入和对外经济交流的加强，船舶运输业作为国际贸易货物流通的主要渠道，得到了迅猛的发展。由于船舶运输业对大型船舰的需求，伴随着造船技术的不断进步，船舶大型化已经成为船舶发展的趋势。

大型船舶载重大、吃水深、尺度长、冲程大、惯性大，受海风、海浪等因素干扰较大，其干扰反应较小型船舶来的更为强烈。受海风、海浪等环境因素干扰，大型船舶的操纵性能下降，航行姿态发生变化，稳定性变差，不可避免地产生摇摆，尤其在恶劣的海况条件下，对船舶的海上作业造成很大的安全隐患。

大量的海损事故显示，大型船舶在波浪水域航行，船舶摇摆是发生事故的主要原因。

最近几年，我国发生多起大型船舶在大风浪中船沉人亡的恶性事故。发生沉船事故不仅使国家财产遭受到损失，而且，造成大量人员伤亡；另一方面，大型船舶在海面上受到大风浪影响产生各种摇荡运动，会对船上设备的使用、适居性、适航性及安全性等带来不利影响。

 为了保证大型船舶的航行安全，了解当前船舶的姿态，目前国内常用一种倾斜仪设备来显示船舶横摇姿态，而纵摇姿态则没有专门显示设备。

倾斜仪结构简单，精度较低，特别是在恶劣海况下作业时，倾斜仪无法为用户提供精准的摇摆信息，难以用于人员作业指导，甚至会让航海人员产生误判。

因此，目前迫切需要一款能够对船舶当前姿态进行快速、全面、准确的测量的船舶姿态检测装置。

中国专利授权公开号CN202511787U，授权公开日2012年10月31日公开了一种船舶水平姿态仪，包括单片机、液晶显示器、按键、通信电平转换、重力加速度传感器、蜂鸣器和稳压电源，单片机引脚上的信号线分别与液晶显示器、按键、通信电平转换、重力加速度传感器、蜂鸣器相连接；稳压电源通过导线与单片机、液晶显示器、通信电平转换、重力加速度传感器、蜂鸣器相连接，并对其供电。该实用新型只用加速度传感器采集数据，具有采集的数据参数单一，显示的船舶水平姿态精度低、可靠性差的缺点。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术中的倾斜仪精度低，特别是在恶劣海况下作业时，倾斜仪无法为用户提供精准的摇摆信息，难以用于人员作业指导，甚至会让航海人员产生误判的不足，提供了一种可以实时显示船舶姿态以确保船舶安全的船舶姿态检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种船舶姿态检测装置，包括设于船体上的控制器和分别与控制器电连接的GPS定位仪、三轴地磁传感器、MPU6050处理器、气压高度计和显示屏；所述MPU6050处理器包括三轴陀螺仪和三轴加速度传感器。

本实用新型的船舶姿态检测装置不仅要测量船舶横摇姿态，还要对当前船舶的纵摇、航向等船舶姿态数据进行测量，并能将测得的横摇角度、纵摇角度及航向角直观的显示出来，为船舶姿态的控制操作提供参考，保证船舶航行的安全性。

MPU6050中的三轴陀螺仪与三轴加速传感器分别用于测量船舶的角速度和线速度；三轴地磁传感器用于测量地磁强度，控制器根据角速度、线速度和地磁强度计算出船舶的航向角、横摇角度和纵摇角度。

气压高度计可计算出船舶的所在空间的高度位置。GPS定位仪也在获取当前位置的位置信息。处理器获得当前位置的位置信息后，根据位置信息对磁场数据进行数据校准。由于磁北极与地理北极不完全一致，故定义地球表面任一点的地磁角感应强度矢量所在的垂直平面（地磁子午面）与地理子午面的夹角为磁偏角α，可以根据以地理位置为基础的查表来确定。将磁偏角α与计算得出的磁航向角相加，得到整体相对于真北的航向角。

控制器内构建多个三维船舶图像，每一张三维船舶图像中的船舶姿态对应一组由纵摇角及横摇角构成的查询参数，纵摇角及横摇角以1度为间隔进行排列组合，共构建3600张图片；并将三维船舶图像及其所对应的查询参数存储至控制器的硬盘内；预先在控制器中构建一个罗盘背景图像，将罗盘背景图像在显示屏中显示。

船舶姿态检测装置的工作过程如下：

控制器控制GPS定位仪、三轴地磁传感器、MPU6050处理器、气压高度计和显示屏开始工作，GPS定位仪获取到当前位置的定位信息，三轴地磁传感器测量当前位置的地磁强度，MPU6050中的三轴陀螺仪与三轴加速传感器分别测量当前的角速度和线速度；控制器根据角速度、线速度和地磁强度计算出船舶的航向角、横摇角度和纵摇角度；控制器根据定位信息和航向角计算得出真北航向角；