一種多自由度海浪模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于海洋探測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多自由度海浪模擬裝置，包括：小船、姿態(tài)收集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊以及多自由度平臺；所述姿態(tài)收集模塊設(shè)置在所述小船上，收集所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與所述姿態(tài)收集模塊相連，獲取所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)并向下級設(shè)備發(fā)送；所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊相連，用于接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊發(fā)送的小船姿態(tài)數(shù)據(jù)；所述多自由度平臺與所述數(shù)據(jù)接收模塊相連，獲取小船姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于使所述多自由平臺的臺面的運動軌跡與小船的運動軌跡一致。本發(fā)明提供的模擬裝置提升了海浪模擬的可靠性和精度。
【專利說明】
一種多自由度海浪模擬裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及海洋探測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多自由度海浪模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪模擬技術(shù)普遍應(yīng)用在海洋探測的各個方面。對于大多數(shù)海洋裝備研發(fā)人員而言，由于受到研發(fā)經(jīng)費限制、裝備體積龐大、缺少測試條件等因素限制，所研制的海洋裝備無法進(jìn)行海洋現(xiàn)場試驗。在這一背景下，研制能夠模擬海浪條件的室內(nèi)測試裝備成為解決冋題的最佳途徑。
[0003]近年來國內(nèi)外科研人員雖然研制出了一些海浪模擬裝置，但這些裝置均是基于海浪參數(shù)測量、理論海浪波形甚至是正弦波等理論生成的海浪運動軌跡，更有甚者通過制造較大的水池人工模擬波浪。上述方法雖一定程度上模擬了波浪運動，但與真實的海浪運動軌跡仍存在較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種多自由度海浪模擬裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中海浪模擬裝置中模擬海浪的軌跡參數(shù)誤差較大的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多自由度海浪模擬裝置，包括:小船、姿態(tài)收集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊以及多自由度平臺；
[0006]所述姿態(tài)收集模塊設(shè)置在所述小船上，收集所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)；
[0007]所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與所述姿態(tài)收集模塊相連，獲取所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)并向下級設(shè)備發(fā)送；
[0008]所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊相連，用于接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊發(fā)送的小船姿態(tài)數(shù)據(jù)；
[0009]所述多自由度平臺與所述數(shù)據(jù)接收模塊相連，獲取小船姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于使所述多自由平臺的臺面的運動軌跡與小船的軌跡一致。
[0010]進(jìn)一步地，所述姿態(tài)收集模塊包括:六姿態(tài)傳感器；
[0011 ]所述六姿態(tài)傳感器設(shè)置在所述小船上，收集小船姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0012]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊包括:第一數(shù)據(jù)處理芯片以及第一無線模塊；
[0013]所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述第一無線模塊相連；
[0014]所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述六姿態(tài)傳感器相連，獲取小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過所述第一無線模塊向外發(fā)送。
[0015]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)接收模塊包括:第二數(shù)據(jù)處理芯片以及第二無線模塊；
[0016]所述第二數(shù)據(jù)處理芯片與所述第二無線模塊相連，用于通過所述第二無線模塊獲取所述第一無線模塊發(fā)送的小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片和所述第二數(shù)據(jù)處理芯片的型號為P89C51RC2BN/01。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一無線模塊和所述第二無線模塊的型號為yl-100il。
[0019]進(jìn)一步地，所述第一無線模塊和所述第二無線模塊的距離小于等于1500米。
[0020]進(jìn)一步地，所述多自由平臺包括:六自由度平臺。
[0021]進(jìn)一步地，所述姿態(tài)傳感器采集小船的橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩及垂蕩姿態(tài)的數(shù)據(jù)。
[0022]進(jìn)一步地，所述六自由度平臺的型號為MPU-6050。
[0023]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0024]本申請實施例中提供的多自由度海浪模擬裝置，通過設(shè)置有姿態(tài)收集模塊的小船，收集小船在海洋等環(huán)境中的姿態(tài)數(shù)據(jù)，從而嚴(yán)格真實的還原了小船在海浪條件下的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)接收模塊傳輸給多自由度平臺，通過其臺面模擬小船的運動軌跡，從而高效的、高精度的實現(xiàn)模擬海浪的效果。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的多自由度海浪模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的六自由度平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)接收模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029]本申請實施例通過提供一種多自由度海浪模擬裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中海浪模擬裝置中海浪模擬軌跡參數(shù)誤差較大的技術(shù)問題;達(dá)到了提升海浪軌跡模擬精度和可靠性的技術(shù)效果。
[0030]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0031]參見圖1，一種多自由度海浪模擬裝置，包括:小船1、姿態(tài)收集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊
2、數(shù)據(jù)接收模塊3以及多自由度平臺4。
[0032]具體來說，所述姿態(tài)收集模塊設(shè)置在所述小船I上，收集所述小船I的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0033]所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊2與所述姿態(tài)收集模塊相連，獲取所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)并向下級設(shè)備發(fā)送。
[0034]所述數(shù)據(jù)接收模塊3與所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊2相連，用于接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊2發(fā)送的小船姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0035]所述多自由度平臺4與所述數(shù)據(jù)接收模塊3相連，獲取小船姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于使所述多自由平臺4的臺面的運動軌跡與小船的軌跡一致。
[0036]所述海浪模擬裝置的工作原理為:將小船模型放置于具有海浪的水域，當(dāng)小船模型受波浪產(chǎn)生搖擺時，通過收集小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)并回傳給多自由度平臺，可使得多自由度平臺的臺面產(chǎn)生相同的運動軌跡，從而產(chǎn)生模擬海浪的效果。
[0037]具體來講，所述姿態(tài)收集模塊包括:六姿態(tài)傳感器;所述六姿態(tài)傳感器設(shè)置在所述小船I上，收集小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0038]所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊2包括:第一數(shù)據(jù)處理芯片以及第一無線模塊;所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述第一無線模塊相連;所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述六姿態(tài)傳感器相連，獲取小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過所述第一無線模塊向外發(fā)送。
[0039]相似的，所述數(shù)據(jù)接收模塊包括:第二數(shù)據(jù)處理芯片以及第二無線模塊;所述第二數(shù)據(jù)處理芯片與所述第二無線模塊相連，用于通過所述第二無線模塊獲取所述第一無線模塊發(fā)送的小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)。
[0040]所述第一無線模塊和所述第二無線模塊的距離小于等于1500米;保證通信的可靠性。
[0041]進(jìn)一步地，所述多自由平臺包括:六自由度平臺；所述姿態(tài)傳感器采集小船的橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩及垂蕩等六種姿態(tài)的數(shù)據(jù)。
[0042]下面具體描述各芯片及設(shè)備的具體連接關(guān)系。
[0043]參見圖3，所述第一數(shù)據(jù)處理芯片U1、六姿態(tài)傳感器U5及第一無線模塊U6的具體管腳連接關(guān)系。
[0044]所述第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul型號為P89C51RC2BN/01，所述六姿態(tài)傳感器U5型號為MPU-6050，所述第一無線模塊U6型號為yl-100il。
[0045]第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul實時米集六姿態(tài)傳感器U5的輸出數(shù)據(jù)，六姿態(tài)傳感器U5的輸出數(shù)據(jù)包括:小船的橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩及垂蕩六個運動參數(shù)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul運算處理后通過第一無線模塊U6以電磁波的形式發(fā)送出去。
[0046]其中，VCC與電源正極相連接，GND與電源地相連接，通過VCC與GND引腳給系統(tǒng)供電，第一無線模塊U6的1、2引腳分別與VCC及GND相連接，第一無線模塊U6的3、4引腳分別與第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的11、10引腳相連接。六姿態(tài)傳感器U5的1、2引腳分別與VCC及GND相連接，六姿態(tài)傳感器U5的3引腳與第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的21引腳相連接，同時六姿態(tài)傳感器U5的3引腳還與R5串聯(lián)后接入VCC，六姿態(tài)傳感器U5的4引腳與第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的22引腳相連接，同時六姿態(tài)傳感器U5的4引腳還與R6串聯(lián)后接入VCC，六姿態(tài)傳感器U5的5、6、8引腳分別與第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的23、24、26引腳相連接，六姿態(tài)傳感器U5的7引腳與第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的25引腳相連接，同時六姿態(tài)傳感器U5的7引腳還與GND相連接，第一數(shù)據(jù)處理芯片Ul的20、40引腳分別與GND、VCC相連接。
[0047]參見圖2和圖4，所述第二數(shù)據(jù)處理芯片U3及第二無線模塊U7的連接關(guān)系。
[0048]所述第二數(shù)據(jù)處理芯片U3型號為P89C51RC2BN/01，所述第二無線模塊U7型號為yl-lOOil。第二無線模塊U7將發(fā)送過來的數(shù)據(jù)接收，接收到的數(shù)據(jù)實時傳輸給第二數(shù)據(jù)處理芯片U3，第二數(shù)據(jù)處理芯片U3將接收到的數(shù)據(jù)處理運算后發(fā)送給六自由度平臺的控制器12，六自由度平臺的控制器12將接受到的數(shù)據(jù)處理后發(fā)出控制指令，使得六自由度平臺的臺面11的運動軌跡與小船模型保持一致;從而實現(xiàn)海浪模擬。
[0049]其中，VCC與電源正極相連接，GND與電源地相連接。第二無線模塊U7的1、2引腳分別與VCC及GND相連接，第二無線模塊U7的3、4引腳分別與第二數(shù)據(jù)處理芯片U3的11、10引腳相連接。第二數(shù)據(jù)處理芯片U3的20、40引腳分別與GND、VCC相連接。
[0050]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0051]本申請實施例中提供的多自由度海浪模擬裝置，通過設(shè)置有姿態(tài)收集模塊的小船，收集小船在海洋等環(huán)境中的姿態(tài)數(shù)據(jù)，從而嚴(yán)格真實的還原了小船在海浪條件下的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)發(fā)送給多自由度平臺，通過其臺面模擬小船的軌跡，從而高效的，高精度的模擬海浪的效果。
[0052]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種多自由度海浪模擬裝置，其特征在于，包括:小船、姿態(tài)收集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊以及多自由度平臺； 所述姿態(tài)收集模塊設(shè)置在所述小船上，收集所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與所述姿態(tài)收集模塊相連，獲取所述小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)并向下級設(shè)備發(fā)送； 所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊相連，用于接收所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊發(fā)送的小船姿態(tài)數(shù)據(jù)； 所述多自由度平臺與所述數(shù)據(jù)接收模塊相連，獲取小船姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于使所述多自由平臺的臺面的運動軌跡與小船的運動軌跡一致。2.如權(quán)利要求1所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于，所述姿態(tài)收集模塊包括:六姿態(tài)傳感器； 所述六姿態(tài)傳感器設(shè)置在所述小船上，收集小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)。3.如權(quán)利要求2所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊包括:第一數(shù)據(jù)處理芯片以及第一無線模塊； 所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述第一無線模塊相連； 所述第一數(shù)據(jù)處理芯片與所述六姿態(tài)傳感器相連，獲取小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過所述第一無線模塊向外發(fā)送。4.如權(quán)利要求3所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收模塊包括:第二數(shù)據(jù)處理芯片以及第二無線模塊； 所述第二數(shù)據(jù)處理芯片與所述第二無線模塊相連，用于通過所述第二無線模塊獲取所述第一無線模塊發(fā)送的小船的姿態(tài)數(shù)據(jù)。5.如權(quán)利要求4所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于:所述第一數(shù)據(jù)處理芯片和所述第二數(shù)據(jù)處理芯片的型號為P89C51RC2BN/01。6.如權(quán)利要求4所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于:所述第一無線模塊和所述第二無線模塊的型號為yl-100il。7.如權(quán)利要求6所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于:所述第一無線模塊和所述第二無線模塊的距離小于等于1500米。8.如權(quán)利要求1?7任一項所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于，所述多自由平臺包括:六自由度平臺。9.如權(quán)利要求8所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于:所述姿態(tài)傳感器采集小船的橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩及垂蕩姿態(tài)的數(shù)據(jù)。10.如權(quán)利要求9所述的多自由度海浪模擬裝置，其特征在于:所述六自由度平臺的型號為 MPU-6050。
【文檔編號】G01M10/00GK106092508SQ201610643120
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月8日 公開號201610643120.2, CN 106092508 A, CN 106092508A, CN 201610643120, CN-A-106092508, CN106092508 A, CN106092508A, CN201610643120, CN201610643120.2
【發(fā)明人】丁華鋒, 吳川, 姚翔宇, 張心心, 韓磊, 楊文劍
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）