1 简介
NV-CP600型光纤捷联罗经是一款中精度船用测量级光纤罗经运动传感器。它能够准确提供运载体的运动信息(包括航向角、俯仰角、横滚角,升沉、纵荡、横荡幅值及速率等信息)以及真北方位角。
由于NV-CP600型罗经采用光纤陀螺,因此具有免维护和免标定的优点;同时由于其捷联式的安装结构,使用方便,具有传统机械陀螺罗经所不具备的优势;同时NV-CP600型罗经具有重量轻,体积小等特点,便于携带安装。该型罗经还能够具备码头启动模式、海上自主启动模式和海上组合启动模式三种启动模式。三种启动模式对启动条件有不同的要求,分别为:
码头启动:要求在启动过程中,载体处于静止或准静止状态(如车辆怠速、舰船系泊);启动时间30分钟,随后转入导航状态。
海上自主启动:要求在启动过程的前10分钟,载体处于匀速运动状态;启动时间60分钟,随后转入导航状态;启动过程中,要求持续接入计程仪速度信息。
海上组合启动:要求在启动过程的前5分钟,载体处于匀速运动状态;启动时间60分钟,随后转入导航状态;启动过程中,要求持续接入GPS或北斗位置信息。
2 技术说明
NV-CP600型罗经的核心是光纤陀螺惯性测量装置,而光纤陀螺惯性测量装置是由三只零偏稳定性优于0.03 deg/h的光纤陀螺、三只零偏稳定性优于0.1mg的加速度计以及DSP解算单元组成,图1所示的是系统内部构成,尺寸和物理特性详见附录A。
4 电气接口
4.1 接口简介
NV-CP600型光纤陀螺罗经的供电和信号输出分别采用85102E833P50和85102E1419P50,其中85102E833P50为供电插座,85102E1419P50为信号输出插座。接口定义如下:
供电接口
85102E833P50
陀螺信号输出
85102E1419P50
监控口
RS422
GPS/DVL信号口
RS422/ RS232
4.2 供电接口
供电接口定义如下:
表1 电源插座接线表
供电插座(85102E833P50)
A
PGND
B
+24V
C
GND
4.3 陀螺信号接口
陀螺信号接口定义如下:
表2 陀螺信号插座接线表
管脚
信号
备注
M
422通信信号T+
监控信号
L
422通信信号T-
K
422通信信号R+
J
422通信信号R-
A
DGND
数字地
B
422通信信号T+
/232通信信号T
组合信号
C
422通信信号T-
D
422通信信号R+
/422通信信号R
E
422通信信号R-
4.4 监控口
为RS422双工串口,用于罗经信息高速输出口,通过外部启动控制指令触发,并以200Hz频率发送二进制格式罗经数据,含罗经的姿态信息(航向、纵摇和横摇)、陀螺和加速度计的原始数据以及其他罗经信息。波特率固定为230400bps,1位起始位,8位数据位,1位停止位,无校验位。
4.5 GPS/DVL信号口
为RS422/RS232单工串口,用于GPS和DVL接收通讯口,波特率固定为:230400bps,该串口支持的输入格式分别为GPGGA和 GPVTG。
5 横荡、纵荡与升沉的计算
5.1 横荡(sway)、纵荡(surge)、升沉(heave)的定义
升沉描述的是船舶垂直方向上运动。在理论上,它可以通过垂直方向加速度二次积分得到。但是由于垂直方向上的加速度计存在零偏,进行二次积分后,结果将迅速发散。为了解决这类问题,通常的方法是采用高通滤波器消除零偏分量的影响。垂直方向上的运动幅值被称为升沉,而水平方向上的运动幅值被称为横荡和纵荡。横荡、纵荡和升沉的轴向定义如图3所示。
附录A 技术说明
A-1性能指标
陀螺性能指标
零偏稳定性
≤0.03 deg/h
零偏重复性
≤0.03deg/h
非线性
≤50 ppm
加速度计性能指标
零位稳定度
≤0.1mg
零偏重复性
≤0.1mg
标度因数重复性
≤30ppm
系统指标
寻北时间
30 min(码头启动)
60 min(海上自主启动)
60 min(海上组合启动)
姿态精度
< 0.05 deg
航向精度
< 0.30 deg, Secant latitude
自寻北精度
< 0.15 deg
测量范围
航向角
0-360 deg
橫摇角
±90 deg
纵摇角
±90 deg
角速率
±150 deg
加速度
±20 g
A-2工作环境要求
工作温度
-40°C ~ +60°C
存储温度
-50°C ~ +70°C
振动
6 g ,20~2000 Hz
冲击
30 g, 11 ms, 1/2 Sine
A-3接口
供电
9~36 VDC, ≤15 W
电气接口
RS232/RS422
更新频率
100 Hz @ 115,200 baud rate
A-4外形结构
尺寸(长×宽×高,单位:毫米)
150 ×150×150
重量
< 4.5 kg
材质
铝