具体技术细节
[0006] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于海上波浪运动的检测系统及方法，本基于海上波浪运动的检测系统及方法具有能够更有效的实现对舰船波浪运动的补偿的特点，且还能够降低误差。
[0007] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
[0008] 基于海上波浪运动的检测系统及方法，包括如下步骤：
[0009] 1)对波浪运动采集数据；利用加速度检测器来采集海上波浪运动数据，以采集时间间隔st＝0.01s，采样频率sf＝1/st＝100Hz。
[0010] 2)数据分析和辨识：对采集的系统进行放大、滤波和模数转换，进行分析和辨识，对实测加速度分别采用频域积分和辛普森时域积分算法进行求得速度和位移，并对实测位移采用三点插值型求导公式求得速度，得到的三种位移和速度数据的对比。
[0011] 3)进行数学描述方程：设一样本长度为T的时域信号x(t)经数据采集后，形成离散数据x(n)，如果在时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅里叶变换(DFT)为[0012]
[0013] 式中：n和k取为0,1,2,…,(N-1)，DFT采用离散傅里叶变换快速算法(FFT)。x(n)经离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列(频谱)
[0014] X(k)＝DFT[x(n)]＝[(a0,jb0),(a1,jb1),…,(aN-1,jbN-1)]
[0015] 加速度信号频域一次积分的数值计算公式为：
[0016]
[0017] 加速度信号频域二次积分的数值计算公式可概括为：
[0018]
[0019] 式中k，n和r取值为0,1,2,……,N-1；d f和u f分别为带通滤波的下限截止频率和上限截止频率；X(k)为时域信号x(n)的傅立叶变换；Df为频率分辨率；H(k)为带通滤波器的频率响应函数，最后将获得的频域积分信号通过傅立叶逆变换转换回到时域获得速度和位移的时域信号，功率谱计算公式可概括为：
[0020] Pxx＝X*conj(X)/N
[0021] 4)误差分析：较小的加速度直流分量误差，将引起速度一次项误差和位移二次项误差，在积分时间较长时，由于对时间积分的累积作用，将产生超过真实信号幅值的很大的误差，为了消除直流分量，应对周期信号的加速度一般采用去平均值法或者用最小二乘法。
[0022] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，在步骤1)中，所述的加速度检测器设有加速度检测阵列。
[0023] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，所述的加速度检测阵列设有若干个加速度计，所述的加速度计采用二轴加速度计或三轴加速度计。
[0024] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，在步骤2)中，所述的加速度检测阵列将采集的信息传递给信号调节模块进行调理，信号调节模块连接有能够将调理后的信号传递给数据采集卡模块，所述的数据采集卡模块将分析和辨识后的信息传递给工控机。
[0025] 对于海上波浪运动数据采集，可分别采用两个基于加速度检测阵列的舰船波浪运动检测系统检测过驳船吊具下平台和被过驳船的波浪运动，把他们相减得到两船的相对波浪运动数据，相对速度、相对角加速度、相对角速度。
[0026] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，所述的信号调节模块和信号调节模块均采用18通道。
[0027] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，作为另一种方案，所述的信号调节模块和信号调节模块均采用6通道，且工控机通过串口连接有电子罗盘。
[0028] 在上述基于海上波浪运动的检测系统及方法，所述的数据采集卡模块通过接口连接有电液比例方向阀，所述的电液比例方向阀连接有执行油缸。
[0029] 工控机是整个控制系统的控制中心，数据的采集和处理、控制信号的产生和输出都是由它完成；而数据采集卡则是工控机与外界硬件连接和进行数据交换的重要接口。系统首先把舰船运动模拟平台的运动信号以及补偿执行油缸的行程位置信号从采集卡的A/D口传输给工控机；经过工控机的比较和运算后，再从采集卡的D/A口和数字输出口共同输出控制信号，并经过外部接口电路，最终传送到电液比例方向阀，从而控制执行油缸进行运动。
[0030] 与现有技术相比，本基于海上波浪运动的检测系统及方法具有以下优点：采用两个基于加速度计阵列的舰船波浪运动检测系统检测过驳船吊具下平台和被过驳船的波浪运动，把得到两波浪运动数据进行数学描述，从而筛选误差更好的分析和辨识波浪运动，再由电液比例方向阀和执行油缸进行对舰船波浪运动的补偿。
法律保护范围
涉及权利要求数量7：其中独权1项，从权-1项
1.基于海上波浪运动的检测系统及方法，包括如下步骤：
1)对波浪运动采集数据；利用加速度检测器来采集海上波浪运动数据，以采集时间间隔st＝0.01s，采样频率sf＝1/st＝100Hz。
2)数据分析和辨识：对采集的系统进行放大、滤波和模数转换，进行分析和辨识，对实测加速度分别采用频域积分和辛普森时域积分算法进行求得速度和位移，并对实测位移采用三点插值型求导公式求得速度，得到的三种位移和速度数据的对比。
3)进行数学描述方程：设一样本长度为T的时域信号x(t)经数据采集后，形成离散数据x(n)，如果在时间T内采集N个数据，则x(t)归一化的离散傅里叶变换(DFT)为
式中：n和k取为0,1,2,…,(N-1)，DFT采用离散傅里叶变换快速算法(FFT)。x(n)经离散傅里叶变换后得到的X(k)是一个长度为N的复数序列(频谱)
X(k)＝DFT[x(n)]＝[(a0,jb0),(a1,jb1),…,(aN-1,jbN-1)]
加速度信号频域一次积分的数值计算公式为：
加速度信号频域二次积分的数值计算公式可概括为：
式中k，n和r取值为0,1,2,……,N-1；df和uf分别为带通滤波的下限截止频率和上限截止频率；X(k)为时域信号x(n)的傅立叶变换；Df为频率分辨率；H(k)为带通滤波器的频率响应函数，最后将获得的频域积分信号通过傅立叶逆变换转换回到时域获得速度和位移的时域信号，功率谱计算公式可概括为：
Pxx＝X*conj(X)/N
4)误差分析：较小的加速度直流分量误差，将引起速度一次项误差和位移二次项误差，在积分时间较长时，由于对时间积分的累积作用，将产生超过真实信号幅值的很大的误差，为了消除直流分量，应对周期信号的加速度一般采用去平均值法或者用最小二乘法。
2.根据权利要求1所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，在步骤1)中，所述的加速度检测器设有加速度检测阵列。
3.根据权利要求2所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，所述的加速度检测阵列设有若干个加速度计，所述的加速度计采用二轴加速度计或三轴加速度计。
4.根据权利要求1所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，在步骤2)中，所述的加速度检测阵列将采集的信息传递给信号调节模块进行调理，信号调节模块连接有能够将调理后的信号传递给数据采集卡模块，所述的数据采集卡模块将分析和辨识后的信息传递给工控机。
5.根据权利要求4所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，所述的信号调节模块和信号调节模块均采用18通道。
6.根据权利要求4所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，所述的信号调节模块和信号调节模块均采用6通道，且工控机通过串口连接有电子罗盘。
7.根据权利要求4所述的基于海上波浪运动的检测系统及方法，其特征在于，所述的数据采集卡模块通过接口连接有电液比例方向阀，所述的电液比例方向阀连接有执行油缸。
