大型舰船上装备了大量武器装备和侦测设备,各设备在船坞内与船体坐标系标校统一,从而实现各设备之间的信息共享。然而,舰船并非为绝对刚体,在日照、载荷变化、海浪冲击等条件下会产生角变形,从而导致标校统一的坐标基准产生失调,进而制约舰载设备效能的发挥。本文围绕船体角变形空间预测方法开展研究,对角变形预测原理、变形预测模型、预测精度的影响因素等方面进行深入研究,以解决全舰变形的预测问题。本文主要研究内容和研究成果如下:(1)建立了船体角变形空间预测模型。首先基于二维水弹性理论和模态分析方法推导了船体角变形的力学模型,在此基础上根据多项式样条函数拟合方法得到了船体角变形预测模型,并利用最小二乘法实时估计模型参数,并通过实船测量的变形数据验证了该方法的可行性。(2)研究了局部基准数量的选择问题。理论研究结果表明,船体角变形预测所需的局部基准数量与角变形预测模型中最高阶项的阶数对应一致。仿真并分析了二阶拟合至五阶拟合方法的预测效果,通过对比得出结论:四阶拟合的综合预测精度较高,其中内插预测的预测误差小于3″,外延预测的预测误差小于15″。因此,选择四套局部基准与一套主惯导,即可满足全舰任意一点的变形预测。(3)研究了局部基准的布局方式。根据平均模态动能法对四套局部基准的安装位置进行了重新选择,并通过模态的正交独立性检验了布局方式的合理性。得到了优化后的角变形预测模型,能够更好地反映模态的变形特性。仿真结果表明:基于平均模态动能法的局部基准布局方式使预测精度得到显著提升,其中内插预测的预测误差小于2″,外延预测的预测误差小于3″。(4)实现了局部基准工作状态监测和全舰姿态预测。根据主惯导和局部基准的布局对全舰进行区域划分,结合主惯导或局部基准的姿态信息与待测点的角变形预测值,通过预先设定的判别条件对待测局部基准进行故障检测,还可以得到全舰任意一点的姿态角预测值。其中局部基准故障响应时间小于5s,全舰姿态预测的误差小于10″。