[发明专利]一种新型船模轨迹追踪系统及方法

说明书

本发明提出的一种新型船模轨迹追踪系统及方法包括超声波发射装置、多个室内定位基站和计算终端；超声波发射装置安装在船模上，超声波发射装置包括：单片机、超声波发射器和无线传输模块，单片机分别与超声波发射器、无线传输模块数据连接，单片机通过无线传输模块与计算终端无线连接；室内定位基站包括：超声波接收器和无线传输模块，超声波接收器通过无线传输模块与计算终端无线连接，超声波接收器用于接收超声波发射器发出的超声波信号，并将其转换为距离数据发送至计算终端；计算终端，用于通过预设算法将接收的距离数据转换为船模的坐标信息，并通过预设软件处理后，形成船模运行轨迹图。本发明有效解决了以往激光测量及VDMS测量受外界干扰大及后期数据处理繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及船模跟踪测量技术领域，更具体的说是涉及一种新型船模轨迹追踪系统及方法。

背景技术

目前用于实时追踪船模轨迹的方法主要有以下两种：

1.数字摄像法，主要通过流场实时测量系统来实现。

流场实时测量系统VDMS(Velocity Distribution Measuring System)是运用数字摄像与粒子跟踪测速(Particle Tracking Velocimetry,PTV)研制开发的表面流场大范围同步测速与监控系统，已被广泛应用于水工模型、河工模型、港工模型及水槽等试验中表面流速的测量。主要由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括一个或多个摄像输入终端、配套的视频传输线、电源传输线、摄像分配器、摄像采集卡、计算机；软件部分为流场实时测量系统VDMS。

VDMS通过在模型水流表面均匀撒布能紧密跟随水流运动的示踪颗粒,用CCD摄像机获取示踪颗粒在水中运动轨迹的图像,通过视频线直接传输至计算机内的图像卡,视频信号经图像卡实时采集到计算机内存进行分析计算,得到所测流场范围的表面流速分布。

但是，现有的数字摄像法存在如下缺点：安装摄像头麻烦，线头较多；受天气干扰太大，外界环境要求高；所需试验仪器较多，造价昂贵。

2.通过激光船模轨迹仪实时追踪船模轨迹。

激光船模轨迹仪采用激光扫描三角法和微机处理，能自动测量船模的轨迹和二维姿态。它是由两套激光扫描测角系统、信号处理系统、计数系统、接口电路及微机和输出设备组成。采用激光扫描的方法追踪船模轨迹，需要利用激光轨迹仪对船模进行定位并在船模上加装反光棱镜。

但是，是实际使用时，在船模上加装反光棱镜会对船模本身操作性有影响。

另外，采用上述两种方法，还存在测量受外界干扰大及后期数据处理繁琐的问题，均对最终的测量结果产生一定的影响。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种新型船模轨迹追踪系统及方法，解决以往激光测量及VDMS测量受外界干扰大及后期数据处理繁琐的问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种新型船模轨迹追踪系统，包括超声波发射装置、多个室内定位基站和计算终端；所述超声波发射装置安装在船模上，超声波发射装置包括：单片机、超声波发射器和无线传输模块，单片机分别与超声波发射器、无线传输模块数据连接，单片机通过无线传输模块与计算终端无线连接；所述室内定位基站包括：超声波接收器和无线传输模块，超声波接收器通过无线传输模块与计算终端无线连接，超声波接收器用于接收超声波发射器发出的超声波信号，并将其转换为距离数据发送至计算终端；所述计算终端，用于通过预设算法将接收的距离数据转换为船模的坐标信息，并通过预设软件处理后，形成船模运行轨迹图。

进一步，所述超声波发射装置还包括姿态测量模块，姿态测量模块与单片机数据连接，姿态测量模块用于实时采集船模航行过程中的舵角、漂角、加速度、角加速度数据，并通过无线传输模块发送至计算终端，计算终端通过预设软件处理后，形成船模运行过程中的姿态数据。