CN104614554B - 船基风速风向传感器基准误差自修正方法 - Google Patents

Abstract

一种通过在线学***均，得到基准误差:利用得到的基准误差对风速风向测量结果进行修正：D’_R＝D_R‑β并进行修正记录，完成本轮次的误差修正。

Description

船基风速风向传感器基准误差自修正方法

技术领域

本发明属于风速风向传感器误差修正方法领域，尤其是一种通过在线学习提高设备测量准确性的船基风速风向传感器基准误差自修正方法。

背景技术

目前，船基气象测量设备中均采用风速风向传感器来实现环境风的测量。风速风向传感器安装于船舶主桅杆的顶端，安装时以船舶的艏艉线为基准。该传感器所测量的风速风向数据为相对于船体的相对值，即风速为空气相对于船体的移动速度，风向为相对于船艏的来风方向，该测量结果通常称为相对风。相对风是环境风与船舶航行风的矢量和。船基气象测量设备能够自动接收船舶的航速航行信息，进而解算出环境风，即真风值。

风速风向传感器的风向测量结果以船艏为基准，因此，在进行传感器安装时须将传感器的0°方向对准船艏且与艏艉线平行。但传感器安装在船舶主桅杆的顶端，高精度施工难度大，基准精度一般只要求控制在±5°以内。而±5°的基准误差会造成相对风大于±5°的测量误差，进而也会使解算得到的真风误差增大，且风越大，真风解算误差越大。

为方便维护保障，风速风向传感器一般通过螺栓与船体连接，而船舶航行时传感器安装区域时刻处于振动状态，这容易造成传感器的安装基准误差日益增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过在线学习能够提高设备测量准确性的船基风速风向传感器基准误差自修正方法。

本发明的技术方案是：船基风速风向传感器基准误差自修正方法，其特征是包括下列步骤：

(1)船基气象测量设备采集风速风向传感器的测量结果得到相对风值，相对风速标识为V_R，相对风向标识为D_R,相对风值基于船舶坐标系；

(2)船基气象测量设备自动接收船舶导航设备的航行姿态信息，得到船舶的艏向和航速，根据船舶的航速航行信息得到航行风值，航行风速标识为V_s，航行风向标识为D_s,航行风值基于大地坐标系；

(3)以相对风值(V_R、D_R)和航行风值(V_s、D_s)为输入，通过船舶航行状态下真风的解算模型，可计算得到船舶所处海区的环境真风值，真风速标识为V_T，真风向标识为D_T,真风值基于大地坐标系；

(4)当相对风速值V_R、航行风速V_s与真风速V_T满足

-0.5≤V_R-(V_S±V_T)≤0.5,

且真风速V_T≥5.0m/s时，基准误差α＝D_R；当相对风速值V_R、航行风速V_s与真风速V_T满足

-0.5≤V_R-(V_T-V_S)≤0.5，

且真风速V_T≥5.0m/s时，基准误差α＝D_R-180；

(5)在满足上述限定条件下，基准误差修正窗口开启，得到一个基准误差值α₁，随着船舶在不同姿态下航行，获取n个的基准误差值，分别标识为α₁、α₂、……α_n。

(6)在获得的n个的基准误差值中，剔除1个最大值和一个最小值，其余(n-2)个进行算术平均，得到基准误差，并将所述(n-2)个基准误差值分别标识为β₁、β₂、……β_n-2，即:

利用得到的基准误差对风速风向测量结果进行修正：

D’_R＝D_R-β,D_R为船基气象测量设备采集风速风向传感器测量得到的相对风向，并进行修正记录，完成本轮次的误差修正。

本发明的效果是：船基风速风向传感器基准误差自修正方法，提高测量精度，提高船舶运行安全性。

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

附图为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

本发明是一种嵌入到测量设备数据处理软件中，通过在线学习提高设备测量准确性的风速风向传感器基准误差自修正方法。在实际在线学习过程中，将相对风速、相对风向、船舶航速、艏向等实时参数作为输入，识别船舶动态，判别并记录船舶逆风或顺风航行时的相对风向值，计算得到风速风向传感器的安装基准误差，并用其对自身测量结果进行修正。具体步骤如下：

1.装备有船基气象测量设备的某船舶航行在某海域，该海域的风速大于5.0m/s，船舶按其计划航线定时调整航姿。船基气象测量设备自动采集风速风向传感器的测量结果得到相对风值，自动接收船舶导航设备的航速航向信息。各信息内容如下表所示。

2.以相对风值(V_R、D_R)和航行风值(V_s、D_s)为输入，通过船舶航行状态下真风的解算模型，可计算得到船舶所处海区的环境真风值，真风速标识为V_T，真风向标识为D_T,真风值基于大地坐标系，以上数据作为输入，得到的环境真风值如下表所示。

3.计算每组数据中的相对风速值V_R、航行风速V_s与真风速V_T之间并判断，以上数据均满足

-0.5≤V_R-(V_S±V_T)≤0.5

的条件，且真风速满足V_T≥5.0m/s，可得到一组基准误差α＝D_R值。

如下表所示。

4.在获得的20个的基准误差值中，剔除1个最大值和一个最小值，其余18个进行算术平均，得到基准误差α值为11.2°。

在船基气象测量设备相对风向采集软件模块中用获得的基准误差α值11.2°对相对风向值进行修正，即使D_R＝D_R-1-11.2°，完成本轮次的误差修正。

Claims (1)

1.一种船基风速风向传感器基准误差自修正方法，包括如下步骤：

(1)船基气象测量设备采集风速风向传感器的测量结果得到相对风值，相对风速标识为V_R，相对风向标识为D_R,相对风值基于船舶坐标系；

(2)船基气象测量设备自动接收船舶导航设备的航行姿态信息，得到船舶的艏向和航速，根据船舶的航速航行信息得到航行风值，航行风速标识为V_s，航行风向标识为D_s,航行风值基于大地坐标系；

(3)以相对风值(V_R、D_R)和航行风值(V_s、D_s)为输入值，通过船舶航行状态下真风的解算模型，计算得到船舶所处海区的环境真风值，真风速标识为V_T，真风向标识为D_T,真风值基于大地坐标系；

(4)当相对风速值V_R、航行风速V_s与真风速V_T满足

-0.5≤V_R-(V_S±V_T)≤0.5,

且真风速V_T≥5.0m/s时，基准误差α＝D_R；当相对风速值V_R、航行风速V_s与真风速V_T满足

-0.5≤V_R-(V_T-V_S)≤0.5，

且真风速V_T≥5.0m/s时，基准误差α＝D_R-180；

(5)在满足上述限定条件下，基准误差修正窗口开启，得到一个基准误差值α₁，随着船舶在不同姿态下航行，获取n个的基准误差值，分别标识为α₁、α₂、……α_n；

(6)在获得的n个的基准误差值中，剔除1个最大值和一个最小值，其余(n-2)个进行算术平均，得到基准误差，并将所述(n-2)个基准误差值分别标识为β₁、β₂、……β_n-2，即：

$\mathrm{\β}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n-2}{\mathrm{\β}}_i}{n-2}$

利用得到的基准误差对风速风向测量结果进行修正：D’_R＝D_R-β，D_R为船基气象测量设备采集风速风向传感器测量得到的相对风向，并进行修正记录，完成本轮次的误差修正。