一种多自由度海浪模拟装置 |
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| 申请号 | CN201610643120.2 | 申请日 | 2016-08-08 | 公开(公告)号 | CN106092508A | 公开(公告)日 | 2016-11-09 |
| 申请人 | 中国地质大学(武汉); | 发明人 | 丁华锋; 吴川; 姚翔宇; 张心心; 韩磊; 杨文剑; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于海洋探测技术领域，公开了一种多 自由度 海浪模拟装置，包括：小船、 姿态 收集模 块 、数据发射模块、数据接收模块以及多自由度平台；所述姿态收集模块设置在所述小船上，收集所述小船的姿态数据；所述数据发射模块与所述姿态收集模块相连，获取所述小船的姿态数据并向下级设备发送；所述数据接收模块与所述数据发射模块相连，用于接收所述数据发射模块发送的小船姿态数据；所述多自由度平台与所述数据接收模块相连，获取小船姿态数据，用于使所述多自由平台的 台面 的运动轨迹与小船的运动轨迹一致。本发明提供的模拟装置提升了海浪模拟的可靠性和 精度 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多自由度海浪模拟装置，其特征在于，包括：小船、姿态收集模块、数据发射模块、数据接收模块以及多自由度平台； |
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| 说明书全文 | 一种多自由度海浪模拟装置技术领域[0001] 本发明涉及海洋探测技术领域，特别涉及一种多自由度海浪模拟装置。 背景技术[0002] 海浪模拟技术普遍应用在海洋探测的各个方面。对于大多数海洋装备研发人员而言，由于受到研发经费限制、装备体积庞大、缺少测试条件等因素限制，所研制的海洋装备无法进行海洋现场试验。在这一背景下，研制能够模拟海浪条件的室内测试装备成为解决问题的最佳途径。 [0003] 近年来国内外科研人员虽然研制出了一些海浪模拟装置，但这些装置均是基于海浪参数测量、理论海浪波形甚至是正弦波等理论生成的海浪运动轨迹，更有甚者通过制造较大的水池人工模拟波浪。上述方法虽一定程度上模拟了波浪运动，但与真实的海浪运动轨迹仍存在较大误差。 发明内容[0004] 本发明提供一种多自由度海浪模拟装置，解决现有技术中海浪模拟装置中模拟海浪的轨迹参数误差较大的技术问题。 [0006] 所述姿态收集模块设置在所述小船上，收集所述小船的姿态数据； [0007] 所述数据发射模块与所述姿态收集模块相连，获取所述小船的姿态数据并向下级设备发送； [0008] 所述数据接收模块与所述数据发射模块相连，用于接收所述数据发射模块发送的小船姿态数据； [0009] 所述多自由度平台与所述数据接收模块相连，获取小船姿态数据，用于使所述多自由平台的台面的运动轨迹与小船的轨迹一致。 [0011] 所述六姿态传感器设置在所述小船上，收集小船姿态数据。 [0013] 所述第一数据处理芯片与所述第一无线模块相连； [0014] 所述第一数据处理芯片与所述六姿态传感器相连，获取小船的姿态数据，并通过所述第一无线模块向外发送。 [0015] 进一步地，所述数据接收模块包括：第二数据处理芯片以及第二无线模块； [0016] 所述第二数据处理芯片与所述第二无线模块相连，用于通过所述第二无线模块获取所述第一无线模块发送的小船的姿态数据。 [0017] 进一步地，所述第一数据处理芯片和所述第二数据处理芯片的型号为P89C51RC2BN/01。 [0018] 进一步地，所述第一无线模块和所述第二无线模块的型号为y1-100i1。 [0019] 进一步地，所述第一无线模块和所述第二无线模块的距离小于等于1500米。 [0020] 进一步地，所述多自由平台包括：六自由度平台。 [0021] 进一步地，所述姿态传感器采集小船的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡及垂荡姿态的数据。 [0022] 进一步地，所述六自由度平台的型号为MPU-6050。 [0024] 本申请实施例中提供的多自由度海浪模拟装置，通过设置有姿态收集模块的小船，收集小船在海洋等环境中的姿态数据，从而严格真实的还原了小船在海浪条件下的姿态数据，通过数据传输结构，即数据发射模块和数据接收模块传输给多自由度平台，通过其台面模拟小船的运动轨迹，从而高效的、高精度的实现模拟海浪的效果。附图说明 [0025] 图1为本发明提供的多自由度海浪模拟装置的结构示意图； [0026] 图2为本发明提供的六自由度平台的结构示意图； [0027] 图3为本发明提供的数据发射模块的结构示意图； [0028] 图4为本发明提供的数据接收模块的结构示意图。 具体实施方式[0029] 本申请实施例通过提供一种多自由度海浪模拟装置，解决现有技术中海浪模拟装置中海浪模拟轨迹参数误差较大的技术问题；达到了提升海浪轨迹模拟精度和可靠性的技术效果。 [0030] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。 [0031] 参见图1，一种多自由度海浪模拟装置，包括：小船1、姿态收集模块、数据发射模块2、数据接收模块3以及多自由度平台4。 [0032] 具体来说，所述姿态收集模块设置在所述小船1上，收集所述小船1的姿态数据。 [0033] 所述数据发射模块2与所述姿态收集模块相连，获取所述小船的姿态数据并向下级设备发送。 [0034] 所述数据接收模块3与所述数据发射模块2相连，用于接收所述数据发射模块2发送的小船姿态数据。 [0035] 所述多自由度平台4与所述数据接收模块3相连，获取小船姿态数据，用于使所述多自由平台4的台面的运动轨迹与小船的轨迹一致。 [0036] 所述海浪模拟装置的工作原理为：将小船模型放置于具有海浪的水域，当小船模型受波浪产生摇摆时，通过收集小船的姿态数据并回传给多自由度平台，可使得多自由度平台的台面产生相同的运动轨迹，从而产生模拟海浪的效果。 [0037] 具体来讲，所述姿态收集模块包括：六姿态传感器；所述六姿态传感器设置在所述小船1上，收集小船的姿态数据。 [0038] 所述数据发射模块2包括：第一数据处理芯片以及第一无线模块；所述第一数据处理芯片与所述第一无线模块相连；所述第一数据处理芯片与所述六姿态传感器相连，获取小船的姿态数据，并通过所述第一无线模块向外发送。 [0039] 相似的，所述数据接收模块包括：第二数据处理芯片以及第二无线模块；所述第二数据处理芯片与所述第二无线模块相连，用于通过所述第二无线模块获取所述第一无线模块发送的小船的姿态数据。 [0040] 所述第一无线模块和所述第二无线模块的距离小于等于1500米；保证通信的可靠性。 [0041] 进一步地，所述多自由平台包括：六自由度平台；所述姿态传感器采集小船的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡及垂荡等六种姿态的数据。 [0042] 下面具体描述各芯片及设备的具体连接关系。 [0043] 参见图3，所述第一数据处理芯片U1、六姿态传感器U5及第一无线模块U6的具体管脚连接关系。 [0044] 所述第一数据处理芯片U1型号为P89C51RC2BN/01，所述六姿态传感器U5型号为MPU-6050，所述第一无线模块U6型号为y1-100i1。 [0045] 第一数据处理芯片U1实时采集六姿态传感器U5的输出数据，六姿态传感器U5的输出数据包括：小船的横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡及垂荡六个运动参数，采集到的数据经第一数据处理芯片U1运算处理后通过第一无线模块U6以电磁波的形式发送出去。 [0046] 其中，VCC与电源正极相连接，GND与电源地相连接，通过VCC与GND引脚给系统供电，第一无线模块U6的1、2引脚分别与VCC及GND相连接，第一无线模块U6的3、4引脚分别与第一数据处理芯片U1的11、10引脚相连接。六姿态传感器U5的1、2引脚分别与VCC及GND相连接，六姿态传感器U5的3引脚与第一数据处理芯片U1的21引脚相连接，同时六姿态传感器U5的3引脚还与R5串联后接入VCC，六姿态传感器U5的4引脚与第一数据处理芯片U1的22引脚相连接，同时六姿态传感器U5的4引脚还与R6串联后接入VCC，六姿态传感器U5的5、6、8引脚分别与第一数据处理芯片U1的23、24、26引脚相连接，六姿态传感器U5的7引脚与第一数据处理芯片U1的25引脚相连接，同时六姿态传感器U5的7引脚还与GND相连接，第一数据处理芯片U1的20、40引脚分别与GND、VCC相连接。 [0047] 参见图2和图4，所述第二数据处理芯片U3及第二无线模块U7的连接关系。 [0048] 所述第二数据处理芯片U3型号为P89C51RC2BN/01，所述第二无线模块U7型号为y1-100i1。第二无线模块U7将发送过来的数据接收，接收到的数据实时传输给第二数据处理芯片U3，第二数据处理芯片U3将接收到的数据处理运算后发送给六自由度平台的控制器12，六自由度平台的控制器12将接受到的数据处理后发出控制指令，使得六自由度平台的台面11的运动轨迹与小船模型保持一致；从而实现海浪模拟。 [0049] 其中，VCC与电源正极相连接，GND与电源地相连接。第二无线模块U7的1、2引脚分别与VCC及GND相连接，第二无线模块U7的3、4引脚分别与第二数据处理芯片U3的11、10引脚相连接。第二数据处理芯片U3的20、40引脚分别与GND、VCC相连接。 [0050] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点： [0051] 本申请实施例中提供的多自由度海浪模拟装置，通过设置有姿态收集模块的小船，收集小船在海洋等环境中的姿态数据，从而严格真实的还原了小船在海浪条件下的姿态数据，通过数据传输结构发送给多自由度平台，通过其台面模拟小船的轨迹，从而高效的，高精度的模拟海浪的效果。 |
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