智能制造網APP
智能制造網手機站
智能制造網小程序
智能制造網官微
智能制造網服務號
直播推薦
回放
回放
【摘要】本文通過對科學考察船只的現狀及未來的發展方向的闡述，使讀者進一步認識到船載定位定向系統的組成、功能、及實際應用。并通過應用案例，來說明姿態方位組合導航系統在船載定位定向領域的突破，其高精度、高動態的性能推動著科考船的進一步發展，也使得船載定位定向系統實現了國產化，開辟了中國定位導航領域的新紀元。
項目背景
隨著科技水平的不斷提高，人們對環境的監測及探索行為不斷的增多。從古代的鄭和下西洋，到我國*艘“極地號”科考船*航行，再到現在我國極地科考船“雪龍號”的多次成功完成極地考察任務，人們對海洋及極地的探索在不斷的升級。
而伴隨著科考環境范圍的擴大，次數的增加，以及對科考結果要求的提高，使得科考船及其相關的配套設備也要不斷的升級。尤其隨著科考所深入環境的不斷惡劣，對科考船只及人員安全保障也更為顯得重要。因此，各國都在極力的發展著自己的科考船只及其配套設備。
隨著近些年各國對科學考察的重視，科考船及其配套設備的發展十分迅速。我國在這方面的研究也取得了巨大的成果，雪龍號的多次成功完成極地考察的案例，足以說明我國在科考裝備研究領域已經達到了比較*的水平。
*，船只航行或者在陌生環境進行探索，zui重要的就是對自身位置及行進方向的判斷，經使用證實，傳統的陀螺尋北儀、羅盤等測量航向的設備，因為其易受外界環境的影響，抗*力差，而且有積累誤差，可以滿足一般的定向要求，但是對于極地科考的定向問題，就很難保證實時、準確的航向信息了。這也是科考隊zui為重視的因素。因此，科考船只也好，科考車輛也好，其定位定向系統的性能往往直接影響到任務的完成情況以及科考過程中的人身安全。
北京星網宇達科技開發有限公司自主開發的XW-ADU系列產品成功*了國內在GPS高精度動態定位定向方面的空白，“雪龍號”正是多次采用此公司ADU系列產品，實現了高精度的位置及航向的控制，為其成功完成任務起到了巨大的作用。也同時證明，我們有能力使用國產定位定向產品實現各種考察及監測任務。下面將重點介紹北京星網宇達公司XW-ADU系列產品的組成及特點。
系統簡介
傳統的單GPS定位系統，雖然能夠準確的計算出載體當前的位置，但是確不能有效的給出實時的方向信息，也就是無法給出載體當前的航向，因此，使用者只能選擇傳統的羅盤和陀螺尋北儀等來進行航向測量，這樣就無形當中增加了成本，也增加了系統管理控制的難度。另外，傳統的陀螺尋北儀不但成本高、動態性差而且操作復雜；磁羅盤雖然操作簡單，但是精度不高、響應慢、不易安裝、抗*力差，在有外界強磁場的干擾下誤差比較大。
為了克服上述的種種問題，星網宇達公司經過多年的實踐，繼承前人的經驗，終于自主研發了XW-ADU系列產品。
系統使用兩個GPS接收機和慣性測量單元作為核心傳感器，通過載波相位差分技術和快速求解整周模糊度技術，計算出運動載體的航向角及位置信息。由于系統中集成了IMU慣性測量系統，因此，在GPS信號受到干擾后，通過慣性測量單元的保持，在一段時間內，系統仍可以輸出高精度的數據?？梢哉fXW-ADU系列產品充分發揮了GPS精度高、無積累誤差、無漂移和慣性產品動態性能好、抗*力強、不需外部信號源就能自主工作等特點，提高了系統整體的姿態方位測量精度、導航精度及實時跟蹤對準性能。
2.1 系統組成
（1） 天線（2個）
（2）嵌入式*處理單元
（3）高精度GPS接收模塊
（4）接口
2.2 工作原理簡介
本系統在GPS高精度定位的基礎上，采用兩個高精度高動態的GPS接收機作為衛星信號傳感器，利用主天線與次天線之間的距離（即基線距離）這一已知量再加上天線所接到的衛星的星歷等信息，通過載波測量技術和快速求解整周模糊度等*的算法，計算出載體當前的航向角度，而且同時還可輸出俯仰角度、位置、速度及UTC時間等時間。使使用者得到更多、更全面的數據，不僅可以進一步提高工作效率，更在zui大程度上保證了載體的安全運行。
其原理框圖如下：
3. XW-ADU5600在科考船上應用實例
XW-ADU5600姿態方位測量系統由北京星網宇達科技開發有限公司研制開發，該系列產品以雙GPS定向為基礎，主要用于解決船只航行時高精度偏航角的需求，并且提供UTC時間、經度坐標、緯度坐標、海拔高度、瞬時速度等信息；帶有IMU系統的ADU產品還可以提供高精度的姿態信息。
XW-ADU5600技術參數：
| 系統精度 | 航向精度 | 0.1°（2m基線）0.05°（4m基線） 0.025°（8m基線） | |
| 姿態精度 | 橫滾 | 0.2° （靜 態） 1° （動態） | |
| 俯仰 | 0.2°（2m基線） 0.1°（4m基線） 0.05°（8m基線） | ||
| 位置精度 | 0.3m CEP DGPS； ＜2m CEP autonomous, no SA | ||
| 速度精度 | 0.02m/s | ||
| 數據更新率 | 100Hz | ||
| 主要器件性能 | 陀螺 | 量 程 | ±100°/s （±200°/s 可選） |
| 零 偏 | ≤0.08°/S | ||
| 零偏穩定性 | ≤0.05°/S | ||
| 零偏重復性 | ≤0.05°/S | ||
| 加速度計 | 量 程 | ±10g （±2g 可選） | |
| 零 偏 | ≤0.005g | ||
| 零偏穩定性 | ≤0.001g | ||
| 零偏重復性 | ≤0.002g | ||
| GPS | 定位精度 | 2m | |
| 速度精度 | 0.02m/s | ||
| 授時精度 | 50ns | ||
| 接口 特性 | 接口方式 | RS-232/485 | |
| 波特率 | 115200 | ||
| 物理 指標 | 供電電壓 | 12VDC額定（9～15V） | |
| 工作溫度 | -40℃～+85℃ | ||
| 物理尺寸 | 132*68*79mm | ||
| 重量 | 775g | ||
3.2 產品安裝
產品安裝于艦船尾部的直升機控制室。將天線安裝到控制室的zui高處以保證能夠接收到良好的GPS信號；并且使兩個GPS天線形成的連線與船體中軸線重合或者平行。如果安裝出現較大誤差會引起所測得的偏航角與船體實際指向的固定偏差。
GPS天線安裝位置
將IMU單元（根據產品不同外形會有所變化）安裝到控制室內，并保證IMU單元的Y軸與艦船中軸線、兩個GPS天線形成的連線重合或者平行。如果安裝出現較大誤差將引起GPS坐標系與IMU坐標系不重合，造成系統精度下降或工作不正常。
將各單元線纜連接到主機單元相應接口中，IMU單元線纜連接到檢測口，打開顯示設備，接通主機電源，等待系統初始化完成；輸入兩個GPS天線相位中心之間的距離（事先測量好）；待系統狀態提示GPS定向時觀察偏航角是否與船頭方向一致，如果不一致請關閉主機單元并將前天線與后天線線纜位置對換；再次接通電源，系統正常工作。
系統正常工作截圖
艦船在雨中航行
3.4 測試數據
此系列產品曾隨我國科考船遠赴南北兩極，途經不同的緯度地區都能穩定工作。經實際應用證明，該系列產品*可以滿足船載系統需求。能夠在高溫、低溫、高動態、高鹽霧、高濕度的苛刻環境中連續正常工作。
4. 應用結論
姿態方位組合導航系統憑借著高動態、高精度、抗*力強等優點，能夠實時準確的給載體提供航向、姿態及位置信息。其使用不但簡單方便，而且數據穩定，為科學研究及高精度導航提供了準確的信息保證。
IMU單元封裝位置關鍵詞：加速度計
全年征稿/資訊合作
聯系郵箱：1271141964@qq.com
免責聲明
- 凡本網注明"來源：智能制造網"的所有作品，版權均屬于智能制造網，轉載請必須注明智能制造網，http://www.xashilian.com。違反者本網將追究相關法律責任。
- 企業發布的公司新聞、技術文章、資料下載等內容，如涉及侵權、違規遭投訴的，一律由發布企業自行承擔責任，本網有權刪除內容并追溯責任。
- 本網轉載并注明自其它來源的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品來源，并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
浙公網安備 33010602000006號
智能制造網APP
智能制造網小程序
微信公眾號
2025中國鄭州衡器與計量技術設備展覽會
展會城市：鄭州市展會時間：2025-11-07