拖轮辅助式船舶动力定位系统的研究

论文摘要

随着信息技术、计算机技术及网络技术在交通运输业的广泛应用,现代航海技术已发生了巨大变革,软件已经渗透进航海科研的各个方面。为了完成桥梁箱梁的架设,我们开发了基于GPS罗经的船舶动力定位系统,借助计算机软件的帮助,来解决钢箱梁的运输及定位问题。本船舶动力定位系统是以光栅海图为基础、GPS罗经为核心设备的定位系统。在海图应用中,涉及了地理坐标到屏幕坐标转换的坐标转换原理;而GPS罗经则是一种能够满足现代导航定位需要的航向指示设备,能提供高精度的定位及方位信息。我们通过运用坐标转换原理及GPS罗经的指向、定位原理,再结合船舶姿态控制软件的开发,来完成钢箱梁的精确定位,为西堠门大桥的架设提供保障。船舶姿态控制软件的开发,满足了拖轮辅助式动力定位的方案要求,及动力定位的技术要求。软件中可以显示船舶的位置和航向,以及箱梁和吊装位置的偏差。以船舶姿态控制软件为基础,配合拖轮,随时调整动力大小和舵向,从而可保证在一定时间内保持船舶的精确定位。船舶动力定位系统解决了西堠门大桥钢箱梁架设的精确定位问题,也可扩展用与其他船舶定位等工作。本论文给出了坐标转换以及GPS罗经的指向、定位原理,并详细阐述了船舶动力定位系统设计与船舶姿态控制软件开发实现的全过程,完成了综合软件开发解决船舶定位问题的课题目标,为展现计算机软件服务于航海科研提供了一个实例典范。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景概况
• 1.2 国内外船舶动力定位系统的研究情况
• 1.3 本课题的主要内容和论文结构
• 第2章 系统涉及的坐标转换
• 2.1 相关的基础知识
• 2.1.1 三类坐标
• 2.1.2 赤道里
• 2.1.3 纬距 MP
• 2.2 地理坐标到屏幕坐标的正变换
• 2.3 地理坐标到屏幕坐标的逆变换
• 第3章 GPS罗经
• 3.1 GPS罗经的简介
• 3.1.1 GPS罗经的概念
• 3.1.2 GPS罗经的系统组成
• 3.2 GPS罗经的定位原理
• 3.3 GPS罗经的指向原理
• 3.4 课题采用的GPS罗经
• 第4章 拖轮辅助式动力定位系统的实现
• 4.1 拖轮辅助式动力定位系统的环境要求
• 4.2 拖轮辅助式动力定位系统的实施方案
• 4.2.1 船型选择
• 4.2.2 船与梁的装载与固定
• 4.2.3 方案作业流程图
• 4.2.4 方案实施细则
• 4.3 拖轮辅助式动力定位的技术要求
• 4.3.1 定位船舶的摆动限制
• 4.3.2 钢箱梁运输船舶的技术条件
• 4.3.3 实施定位作业的环境条件
• 4.4 船舶姿态控制软件
• 4.4.1 船舶姿态控制软件的作用
• 4.4.2 船舶姿态控制软件的使用
• 4.4.3 无线网络的应用
• 4.4.4 箱梁位置算法原理
• 第5章 船舶姿态控制软件的设计
• 5.1 软件结构
• 5.1.1 软件结构图
• 5.1.2 结构概述
• 5.2 软件功能流程
• 5.2.1 软件流程图
• 5.2.2 操作概述
• 5.3 软件截图
• 5.4 数据库设计
• 5.4.1 数据库环境说明
• 5.4.2 表结构
• 第6章 部分软件的实现
• 6.1 开发工具与开发平台
• 6.2 部分功能实现核心代码
• 6.2.1 串口通讯
• 6.2.2 GDI+绘图
• 6.2.3 箱梁位置算法
• 第7章 结论及工作展望
• 7.1 实例分析及结论
• 7.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 附录 程序说明和程序全文
• 致谢
• 研究生履历