一种非接触式船载测速系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113933827A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111209696.5(22)申请日2021.10.18(71)申请人无锡市雷华科技有限公司地址214125江苏省无锡市滨湖区山水城科教软件园B区2号楼(72)发明人李猛尤立志王峰孔峰陆田心陈俊男(74)专利代理机构无锡华源专利商标事务所(普通合伙)32228代理人过顾佳(51)Int.Cl.G01S13/60(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/36(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种非接触式船载测速系统(57)摘要本发明公开了一种非接触式船载测速系统，涉及雷达技术领域，该系统利用安装在船舶的两侧船舱边缘处的两个非接触式船载测速仪基于雷达原理实现非接触式测速，利用动目标的多普勒频偏，与难以实现对高速新型舰艇进行准确速度测量的传统测速仪相比，由于采用了无接触式雷达进行速度测量，可避免受到腾空高度低、摇摆、风压角大等因素的制约，能保证任何高速舰船、在任意航行姿态下测量其与水面的相对运动速度，采用多波束测量，可以大大减少了由于载船摇摆和纵倾、横倾导致波束倾斜等带来的误差。CN113933827ACN113933827A权利要求书1/2页1.一种非接触式船载测速系统，其特征在于，所述系统包括船舶以及分别安装在所述船舶的两侧船舱边缘处的两个非接触式船载测速仪，每个所述非接触式船载测速仪分别包括设备壳体以及设置在所述设备壳体内部的处理单元、收发单元和收发天线，一组收发天线包括发射天线组件和接收天线组件，所述处理单元连接所述收发单元，所述收发单元连接所述收发天线；两个非接触式船载测速仪中的收发天线至少朝向船舶航行方向的前向，且两个非接触式船载测速仪中的发射波束均朝向水平面下方与水平面形成夹角θ，每个非接触式船载测速仪中的收发天线采用倾斜波束角设计、主波束角与阵面法线形成夹角φ朝向船舱的外侧；两个非接触式船载测速仪中的处理单元分别连接至船舶的控制中心；船舶在行驶过程中，每个非接触式船载测速仪中的处理单元通过收发单元和收发天线发射微波信号，并经由所述收发天线和收发单元接收对应的零频回波信号，所述零频回波信号是微波信号经海面反射后返回的带有多普勒频偏的信号，所述处理单元从所述零频回波信号提取多普勒频偏；两个非接触式船载测速仪至少将提取的多普勒频偏发送给船舶的控制中心，船舶的控制中心基于两个非接触式船载测速仪发送的多普勒频偏以及夹角θ和夹角φ计算得到船舶航速。2.根据权利要求1所述的非接触式船载测速系统，其特征在于，每个非接触式船载测速仪中的处理单元根据提取到的多普勒频偏计算得到第一参考船速并发送给船舶的控制中心；船舶的控制中心在接收到非接触式船载测速仪发送的多普勒频偏和第一参考船速时，利用接收到的多普勒频偏计算得到第二参考船速，若第二参考船速与第一参考船速的误差在预设误差范围内，则确定所述非接触式船载测速仪的信号传输正常；当确定两个非接触式船载测速仪的信号传输都正常时，基于两个非接触式船载测速仪发送的多普勒频偏以及夹角θ和夹角φ计算得到船舶航速。3.根据权利要求1所述的非接触式船载测速系统，其特征在于，每个非接触式船载测速仪中分别仅设置一组收发天线，且两个非接触式船载测速仪中的收发天线与阵面法线形成的夹角φ相同形成对称结构，则船舶的控制中心基于两个非接触式船载测速仪发送的多普勒频偏以及夹角θ和夹角φ合成得到船舶沿着船长方向的纵向航速，且计算得到的纵向航速不受船舶左右摇摆引起的多普勒误差影响。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个非接触式船载测速仪中包括两个收发单元和两组收发天线，两个收发单元均连接处理单元，每个收发单元分别连接一组收发天线，所述非接触式船载测速仪中的一组收发天线朝向船舶航行方向的前向、另一组收发天线朝向船舶航行方向的后向且发射角度相同，每个非接触式船载测速仪中的处理单元通过两个收发单元分别利用对应的收发天线发送两路不同频率的微波信号；则船舶的控制中心基于两个非接触式船载测速仪发送的多普勒频偏以及夹角θ和夹角φ合成得到船舶沿着船长方向的纵向航速以及沿着船宽方向的横向航速，且由纵向航速和横向航速进行矢量合成得到的合成航速不受船舶左右摇摆以及垂向运动引起的多普勒误差影响。5.根据权利要求4所述的非接触式船载测速系统，其特征在于，所述船舶的控制中心从同一个非接触式船载测速仪中接收到的两个受船舶垂向运动2CN113933827A权利要求书2/2页引起的多普勒误差影响的多普勒频偏分别为以及其中Vx为船舶的纵向航速，U为船舶垂向运动时在垂直方向上的运动速度，f0是中心频率，c是光速。6.根据权利要求4所述的非接触式船载测速