1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

随着人口数量的增长、陆地资源的日益匮乏，世界各国越来越重视对海洋蕴含的丰富资源的开采使用，越来越多的国家开始制定海洋发展蓝图，把开发海洋资源、提升海洋经济、调控海洋能力作为国家新的战略决策，把增强本国国力的方法转变为如何建设成为一个海洋强国。从上个世纪 80 年代开始，美英法等发达国家都制定了与自己国家相关的海洋发展蓝图，提出把发展海洋科技作为新的战略决策。我国在政府工作报告中也指出：“在保护海洋生态环境的前提下，提高海洋资源的开放水平，发展我国的海洋经济，早日把我国建设成为一个海洋大国。” 在水下、深海海底以及极地环境下进行海洋资源勘探和开发，都需要专门的海洋工程设备来完成，先进的海洋资源勘探与开发装备是开发海洋资源的前提和保障。

船载绞车是水面支持系统中关键装备，广泛地应用于水下拖曳系统、水下机器人，声呐等的吊放。海洋绞车依托于母船，在深海的工作环境中，母船脐带缆向海洋资源勘探与开发装备提供动力能源，同时实现传输数据的功能。由于船载绞车的工作环境在海上，受风浪、潮涌的作用，母船会出现上下起伏的现象。绞车在吊放装备过程中，由于受风浪影响，母船会上下起伏，风浪上升时，装备在海水的阻尼作用下，使缆绳受到很大的附加力作用，如果风浪过大，可能导致缆绳断裂，风浪下降时缆绳受到的附加力会减少或为0，同时会影响水下装备的水下姿态，脐带在如此环境中反复的张紧与松驰会导致脐带的损坏。因此海洋绞车必须具有升沉补偿功能，当母船与负载之间产生的张力受风浪等不可控情况发生改变时，卷筒能够自动收放缆绳，并且始终可以保持张力恒定，避免张力在不恒定情况下导致拖缆的损坏甚至断裂，对海底作业产生影响。本文将在此背景下展开对船载绞车主动升沉检测及算法的研究。

2. 研究的基本内容与方案

本文根据海洋船载绞车的工作环境特点，在前任研究的基础上，将针对以下内容并采用相应的技术方案进行研究。

（1）母船的运动姿态、规律建模。采用加速度传感器检测母船在作业海域的升沉加速度，经积分运算获得母船速度与位移数据，运用时间序列分析方法，建立母船升沉位移时间序列预测模块，对母船升沉运动姿态、规律进行极短时间内的预报，实现海洋绞车主动升沉补偿预测控制。

（2）绞车系统的建模与仿真。综合考虑缆索弹性、水介质等非线性影响因素，建立起包括滚筒、缆索、负载的绞车“质量-弹簧-阻尼”模型。针对该绞车系统进行动态仿真与分析，探索缆索弹性对系统稳定性的影响，分析系统动态响应特性，研究大直径大转动惯量滚筒的瞬时启停、反复正反转的响应特性，为实现主动升沉补偿打下理论基础。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

第6－9周：编程实现各算法，并进行仿真调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]任明泉.基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究.南京邮电大学,2013

[2] 鞠邓.基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现.南京邮电大学,2014.

[3] 薛洋.基子单个加速度传感器的人体运动模式识别[d].华南理工人学,2011.