舰船在海面上航行时,由于受到海浪、海风和洋流等海洋环境扰动的作用,会产生首摇、横摇、纵摇、升沉等各种摇荡。摇荡会影响舰船的安全航行,特别是当舰船作战时,船上的火炮系统、雷达跟踪系统、精密仪器等对舰船的稳定性有不同程度上的要求。舰载稳定平台在舰船上被广泛应用,用来满足不同设备对船舶稳定性的要求。对稳定平台进行实时控制时,必须先对舰船运动姿态进行短时预测,根据预测出的摇角对稳定平台进行控制。所以对舰船运动姿态进行短时预测变得尤为重要。本文以舰载稳定平台的预测控制为研究背景,基于卡尔曼滤波理论,对船舶姿态的预测方法进行了深入的研究。并针对某型船只的具体参数,在给定四级海况下进行了船舶横摇运动姿态预测仿真。首先,根据船舶横摇运动姿态预测总体方案,研究了随机海浪仿真模型,得到了给定海况下的海浪波倾角仿真曲线。建立了某型船只的横摇运动模型,并根据海浪波倾角,得到了船舶横摇角的仿真曲线。其次,基于微机电系统陀螺仪设计了船舶横摇运动角速度测量系统。最后,对测量噪声和海浪干扰进行了相应白化处理,针对处理后的扩充维数状态方程,推导了船舶姿态预测算法。对某型船只在四级海况下的横摇运动进行了半物理仿真,应用卡尔曼滤波理论对船舶姿态进行预测仿真,并分析了预测误差。通过分析预测误差可知,用卡尔曼滤波算法对船舶横摇运动姿态进行预测是可行的,预测精度可以满足舰载稳定平台的预测控制的精度要求,同时也可以满足部分船上设备实时控制的要求。本文对船舶横摇运动姿态的预测方法具有普遍性,可供研究船舶其他运动姿态估计和预报问题作参考。