实验室用动力定位系统试验平台

本发明属于动力定位样机测试，具体涉及一种实验室用动力定位系统试验平台。

背景技术：

1、随着世界人口和经济的快速增长，人类对海洋资源的需求也在不断加大，海洋开发也逐渐从沿岸、近海扩展到深远海。随着海洋资源开发的深入，传统的错泊定位方式已经不能满足深远海域定位作业的要求而动力定位系统(dynamic positioning system dps)能够很好地应对这一新的挑战。相比于传统的定位方式，动力定位方式具有定位准确、机动性高、不受水深限制等独特的优点。如今，船舶动力定位系统已广泛应用于钻井船、铺缆船、铺管船、供应船、科研考察船、挖泥船、消防船、海洋平台等定位作业中，已经成为深海资源开发不可或缺的关键支持系统。

2、在开发船舶智能定位的研究工作过程中，需要对动力定位系统的软件算法与硬件框架进行多次试验测试，通常直接在实船上进行动力定位系统的设计与测试需要消耗大量的人力物力，且在设计不成熟时进行实船实验可能存在安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种实验室用动力定位系统试验平台，通过在试验平台上完成软硬件算法的设计与试验，再将动力定位系统移植到实船上，可以极大的节约试验成本，减少试验安全隐患。

2、为实现上述目的，本发明提供一种实验室用动力定位系统试验平台，包括传感器系统、推进系统及工控机，推进系统根据工控机发送的指令产生使试验平台保持所需的推力，传感器系统接收信号并将信号传输给工控机。

3、进一步地，所述推进系统包括两套全回转推进器装置、三套侧推装置和推进系统串口服务器；每套全回转推进器装置包括全回转推进器、驱动全回转推进器转向的角度伺服电机、驱动全回转推进器推进的无刷电机、驱动角度伺服电机的伺服电机驱动器、驱动无刷电机的无刷电机驱动器；每套侧推装置包括侧推、驱动侧推移动的角度伺服电机及驱动角度伺服电机的伺服电机驱动器；推进系统电源分别通过推进系统分线盒给每套全回转推进器装置的伺服电机驱动器、无刷电机驱动器和每套侧推装置的伺服电机驱动器供电，推进系统串口服务器分别通过推进系统分线盒与每套全回转推进器装置的伺服电机驱动器、无刷电机驱动器和每套侧推装置的伺服电机驱动器通信，工控机与推进系统串口服务器通信。

4、进一步地，所述工控机将期望转速及期望角度指令通过通讯网线传输到推进系统串口服务器中，串口服务器根据预先分配好的ip地址，将期望转速指令和期望角度指令通过通讯网线分别传输给无刷电机驱动器和伺服电机驱动器；无刷电机驱动器通过信号线控制无刷电机，使之转速达到期望转速，伺服电机驱动器通过信号线控制伺服电机，使之到达期望角度；与此同时，无刷电机驱动器和伺服电机驱动器通过信号线实时监测无刷电机的实际转速与角度伺服电机的实际角度，并通过通讯网线将无刷电机的实际转速和角度伺服电机的实际角度回传至串口服务器，串口服务器再将实际转速和角度通过通讯网线回传给工控机。

5、进一步地，所述工控机将期望转速指令通过通讯网线传输到推进系统串口服务器中，串口服务器根据预先分配好的ip地址，将期望转速指令通过通讯网线传输给伺服电机驱动器；接着，伺服电机驱动器通过信号线控制速度伺服电机，使之到达期望转速；与此同时，伺服电机驱动器还能通过信号线实时监测速度伺服电机的实际转速，并通过通讯网线将速度伺服电机的实际转速回传至串口服务器，串口服务器再将速度伺服电机的实际转速通过通讯网线回传给工控机。

6、进一步地，所述传感器系统包括一个单天线gnss接收机及配套的一根gnss天线、一个双天线gnss接收机及配套的两根gnss天线、一个传感器系统串口服务器、两个惯性导航仪、一个风速风向仪、一个电台、一块传感器系统电源、一个降压模块和一块电台供电电池；

7、单天线gnss接收机和双天线gnss接收机用于接受gps卫星信号，实时获取试验平台的经纬度。单天线gnss接收机和双天线gnss接收机输出端均与传感器系统串口服务器输入端相连，传感器系统串口服务器输出端与工控机的输入端相连；传感器系统电源经过降压模块通过传感器系统分线盒分别给单天线gnss接收机、双天线gnss接收机、两个惯性导航仪、风速风向仪和工控机供电；两个惯性导航仪和风速风向仪的输出信号输送至传感器系统串口服务器。

8、进一步地，所述单天线gnss接收机和双天线gnss接收机分别通过gnss天线接收到gps卫星发送的经纬度数据后，通过通讯网线将经纬度数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将经纬度数据传输至工控机。

9、进一步地，两个所述惯性导航仪用于实时测量试验平台的加速度，并通过通讯网线将加速度信息传输至传感器系统串口服务器，传感器系统串口服务器再通过通讯网线将加速度数据传输至工控机。

10、进一步地，所述风速风向仪用于实时测量试验平台所处环境的风速及风向，并通过通讯网线将风速风向数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将风速风向数据传输至工控机。

11、进一步地，所述电台通过电台天线接收岸基发送的操作指令，并通过通讯网线将数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将指令传输至工控机；同时，工控机将传感器系统与推进系统测得的所有试验平台状态信息通过通讯网线传输至传感器系统串口服务器，传感器系统串口服务器再将信息通过通讯网线传输至电台，电台将接收到的信息通过电台天线无线传输至岸基操作平台。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过在试验平台上完成软硬件算法的设计与试验，再将动力定位系统移植到实船上，极大的节约了试验成本，降低了试验周期，减少了试验安全隐患。

技术特征：

1.一种实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：包括传感器系统、推进系统及工控机，推进系统根据工控机发送的指令产生使试验平台保持所需的推力，传感器系统接收信号并将信号传输给工控机。

2.根据权利要求1所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述推进系统包括两套全回转推进器装置、三套侧推装置和推进系统串口服务器；每套全回转推进器装置包括全回转推进器、驱动全回转推进器转向的角度伺服电机、驱动全回转推进器推进的无刷电机、驱动角度伺服电机的伺服电机驱动器、驱动无刷电机的无刷电机驱动器；每套侧推装置包括侧推、驱动侧推移动的角度伺服电机及驱动角度伺服电机的伺服电机驱动器；推进系统电源分别通过推进系统分线盒给每套全回转推进器装置的伺服电机驱动器、无刷电机驱动器和每套侧推装置的伺服电机驱动器供电，推进系统串口服务器分别通过推进系统分线盒与每套全回转推进器装置的伺服电机驱动器、无刷电机驱动器和每套侧推装置的伺服电机驱动器通信，工控机与推进系统串口服务器通信。

3.根据权利要求2所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述工控机将期望转速及期望角度指令通过通讯网线传输到推进系统串口服务器中，串口服务器根据预先分配好的ip地址，将期望转速指令和期望角度指令通过通讯网线分别传输给无刷电机驱动器和伺服电机驱动器；无刷电机驱动器通过信号线控制无刷电机，使之转速达到期望转速，伺服电机驱动器通过信号线控制伺服电机，使之到达期望角度；与此同时，无刷电机驱动器和伺服电机驱动器通过信号线实时监测无刷电机的实际转速与角度伺服电机的实际角度，并通过通讯网线将无刷电机的实际转速和角度伺服电机的实际角度回传至串口服务器，串口服务器再将实际转速和角度通过通讯网线回传给工控机。

4.根据权利要求2所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述工控机将期望转速指令通过通讯网线传输到推进系统串口服务器中，串口服务器根据预先分配好的ip地址，将期望转速指令通过通讯网线传输给伺服电机驱动器；接着，伺服电机驱动器通过信号线控制速度伺服电机，使之到达期望转速；与此同时，伺服电机驱动器还能通过信号线实时监测速度伺服电机的实际转速，并通过通讯网线将速度伺服电机的实际转速回传至串口服务器，串口服务器再将速度伺服电机的实际转速通过通讯网线回传给工控机。

5.根据权利要求1所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述传感器系统包括一个单天线gnss接收机及配套的一根gnss天线、一个双天线gnss接收机及配套的两根gnss天线、一个传感器系统串口服务器、两个惯性导航仪、一个风速风向仪、一个电台、一块传感器系统电源、一个降压模块和一块电台供电电池；

6.根据权利要求5所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述单天线gnss接收机和双天线gnss接收机分别通过gnss天线接收到gps卫星发送的经纬度数据后，通过通讯网线将经纬度数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将经纬度数据传输至工控机。

7.根据权利要求5所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：两个所述惯性导航仪用于实时测量试验平台的加速度，并通过通讯网线将加速度信息传输至传感器系统串口服务器，传感器系统串口服务器再通过通讯网线将加速度数据传输至工控机。

8.根据权利要求5所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述风速风向仪用于实时测量试验平台所处环境的风速及风向，并通过通讯网线将风速风向数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将风速风向数据传输至工控机。

9.根据权利要求5所述实验室用动力定位系统试验平台，其特征在于：所述电台通过电台天线接收岸基发送的操作指令，并通过通讯网线将数据传输至传感器系统串口服务器，串口服务器再通过通讯网线将指令传输至工控机；同时，工控机将传感器系统与推进系统测得的所有试验平台状态信息通过通讯网线传输至传感器系统串口服务器，传感器系统串口服务器再将信息通过通讯网线传输至电台，电台将接收到的信息通过电台天线无线传输至岸基操作平台。

技术总结本发明公开了一种实验室用动力定位系统试验平台，包括传感器系统、推进系统及工控机，推进系统根据工控机发送的指令产生使试验平台保持所需的推力，传感器系统接收信号并将信号传输给工控机。通过在试验平台上完成软硬件算法的设计与试验，再将动力定位系统移植到实船上，极大的节约了试验成本，降低了试验周期，减少了试验安全隐患。技术研发人员：徐海祥,王则青,余文曌,杨德智,郎祺受保护的技术使用者：武汉理工大学三亚科教创新园技术研发日：技术公布日：2024/8/5