一種兩個ais參考點的船舶自主定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩個AIS參考點的船舶自主定位方法，其屬于定位導航領域,其由定位解算終端設備實現(xiàn)；所述定位解算終端設備由主控模塊、外部輔助傳感器模塊、液晶顯示模塊和電源模塊組成；所述電源模塊為定位解算終端設備提供電源支持；所述外部輔助傳感器模塊測量船舶運動的輔助信息；所述主控模塊為定位解算終端設備的核心單元；其由定位信號測量處理模塊、AIS基站電文提取模塊和定位解算處理模塊組成；其在AIS定位參考點較少的情況下，船舶仍可直接利用現(xiàn)有設備實現(xiàn)AIS系統(tǒng)的自主定位，滿足IMO提出的空基和陸基雙備份定位系統(tǒng)的需求；利用本發(fā)明能夠在幾乎不增加船舶終端設備成本的前提下實現(xiàn)陸基定位，最大限度的實現(xiàn)資源的重復利用。
【專利說明】一種兩個AIS參考點的船舶自主定位方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種船舶自主定位方法，具體講是涉及一種兩個AIS參考點的船舶自主定位方法，其屬于定位導航領域。
【背景技術】
[0003]目前，海上船舶導航主要依靠于全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS) JMGNSS的脆弱性使國際海事組織(MO)成員國一致認為:為了保證航行安全，將來的船舶應強制配備空基和陸基雙備份的定位導航系統(tǒng)。隨著美國Loran系統(tǒng)的關閉，為了滿足國際上當前船舶導航陸空雙備份系統(tǒng)的需求，迫切需要研究新的陸基定位系統(tǒng)。在MO的e-航海戰(zhàn)略研究中，頂O委托國際航標協(xié)會(IALA)制定新的世界無線電導航計劃。IALA明確將AIS測距定位(AIS-RMode)列為將來的陸基無線電導航系統(tǒng)。因此，利用現(xiàn)有AIS系統(tǒng)進行船舶的測距定位成為了當前滿足雙備份系統(tǒng)需求的研究熱點技術。
[0004]目前，利用AIS系統(tǒng)實現(xiàn)船舶的自主定位，當信號覆蓋條件較好時，能夠收到三個及以上定位參考點的AIS定位信號時，可采用測距法或測距差法實現(xiàn)定位。但當信號覆蓋條件較差時，例如僅能收到兩個定 位參考點的AIS定位信號時，由于AIS基站和船舶間存在時鐘不同步問題，很難利用傳統(tǒng)的測距法或測距差法進行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是要提供一種在AIS信號覆蓋條件較差時，即僅能收到兩個AIS參考點的定位信號時，在外部傳感器(如羅經(jīng)、計程儀等)的輔助下，實現(xiàn)船舶自主定位的方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其由定位解算終端設備實現(xiàn)；所述定位解算終端設備由主控模塊、外部輔助傳感器模塊、液晶顯示模塊和電源模塊組成；所述電源模塊為定位解算終端設備提供電源支持；所述外部輔助傳感器模塊測量船舶運動的輔助信息；所述液晶顯示模塊儲存和顯示定位數(shù)據(jù)；所述主控模塊為定位解算終端設備的核心單元；其由定位信號測量處理模塊、AIS基站電文提取模塊和定位解算處理模塊組成。
[0007]所述定位信號測量處理模塊對接收到的來自AIS參考點的定位信號進行載波測量，得到AIS參考點與船舶之間的偽距信息，并將偽距信息提供給定位解算處理模塊，以供定位解算處理模塊定位解算使用。
[0008]所述AIS基站電文提取模塊對接收到的來自AIS參考點的定位信號進行信號解調(diào)，提取電文信息，得到各AIS定位參考點的精確位置信息，并將基站的精確位置信息輸出給定位解算處理模塊。
[0009]所述定位解算處理模塊利用定位信號測量處理模塊和AIS基站電文提取模塊的輸出數(shù)據(jù)信息完成定位解算功能。
[0010]所述輔助信息包括:當前時刻的航速和航向信息。
[0011]所述兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法的處理步驟如下:
1)主控模塊實時判斷接收到的AIS定位信號的基站個數(shù)，如果接收到的AIS定位基站個數(shù)等于2，則進入外部傳感器輔助AIS定位方法模式，若定位基站個數(shù)大于等于3，解算處理模塊8直接利用傳統(tǒng)的測距或測距差法實現(xiàn)船舶位置的定位解算，轉入步驟7)；
2)進入外部傳感器輔助AIS定位方法模式時，首先根據(jù)外部輔助傳感器模塊3得到船舶運動的輔助信息，包括當前時刻的航速和航向信息；
3)主控模塊根據(jù)船舶運動輔助信息計算出相鄰兩個時刻船舶的位移變化矢量；
4)定位信號測量處理模塊對相鄰兩個時刻AIS參考點的定位信號進行載波測量，得到相鄰兩個時刻AIS參考點與船舶之間的偽距信息，并將上述信息提供給定位解算處理模塊；
5)AIS基站電文提取模塊對AIS參考點的定位信號進行解調(diào)，提取來自AIS參考點的電文信息，得到AIS定位參考點精確的位置信息，并將該信息輸出給定位解算處理模塊；
6)定位解算處理模塊根據(jù)外部輔助傳感器模塊、定位信號測量處理模塊、AIS基站電文提取模塊7的輸出數(shù)據(jù)信息，調(diào)用數(shù)學解算模型進行定位解算；
7)將定位數(shù)據(jù)在液晶顯示模塊上進行存儲顯示，并轉入步驟I)重復上述過程。
[0012]所述數(shù)學解算模型進行定位解算的過程如下:
首先計算出船舶的位移變化矢量ΔXk:
【權利要求】
1.一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其由定位解算終端設備實現(xiàn)；所述定位解算終端設備由主控模塊、外部輔助傳感器模塊、液晶顯示模塊和電源模塊組成；所述電源模塊為定位解算終端設備提供電源支持；所述外部輔助傳感器模塊測量船舶運動的輔助信息；所述液晶顯示模塊儲存和顯示定位數(shù)據(jù)；所述主控模塊為定位解算終端設備的核心單元；其由定位信號測量處理模塊、AIS基站電文提取模塊和定位解算處理模塊組成；所述兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法的處理步驟如下: 1)主控模塊實時判斷接收到的AIS定位信號的基站個數(shù)，如果接收到的AIS定位基站個數(shù)等于2，則進入外部傳感器輔助AIS定位方法模式，若定位基站個數(shù)大于等于3，解算處理模塊8直接利用傳統(tǒng)的測距或測距差法實現(xiàn)船舶位置的定位解算，轉入步驟7)； 2)進入外部傳感器輔助AIS定位方法模式時，首先根據(jù)外部輔助傳感器模塊3得到船舶運動的輔助信息，包括當前時刻的航速和航向信息； 3)主控模塊根據(jù)船舶運動輔助信息計算出相鄰兩個時刻船舶的位移變化矢量； 4)定位信號測量處理模塊對相鄰兩個時刻AIS參考點的定位信號進行載波測量，得到相鄰兩個時刻AIS參考點與船舶之間的偽距信息，并將上述信息提供給定位解算處理模塊； 5)AIS基站電文提取模塊對AIS參考點的定位信號進行解調(diào)，提取來自AIS參考點的電文信息，得到AIS定位參考點精確的位置信息，并將該信息輸出給定位解算處理模塊； 6)定位解算處理模塊根據(jù)外部輔助傳感器模塊、定位信號測量處理模塊、AIS基站電文提取模塊7的輸出數(shù)據(jù)信息，調(diào)用數(shù)學解算模型進行定位解算； 7)將定位數(shù)據(jù)在液晶顯示模塊上進行存儲顯示，并轉入步驟I)重復上述過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其特征在于:所述定位信號測量處理模塊對接收到的來自AIS參考點的定位信號進行載波測量，得到AIS參考點與船舶之間的偽距信息，并將偽距信息提供給定位解算處理模塊，以供定位解算處理模塊定位解算使用。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其特征在于:所述AIS基站電文提取模塊對接收到的來自AIS參考點的定位信號進行信號解調(diào)，提取電文信息，得到各AIS定位參考點的精確位置信息，并將基站的精確位置信息輸出給定位解算處理模塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其特征在于:所述定位解算處理模塊利用定位信號測量處理模塊和AIS基站電文提取模塊的輸出數(shù)據(jù)信息完成定位解算功能。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其特征在于:所述輔助信息包括:當前時刻的航速和航向信息。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種兩個AIS參考點下的船舶自主定位方法，其特征在于:所述數(shù)學解算模型進行定位解算的過程如下: 首先計算出船舶的位移變化矢量Λ X,:
【文檔編號】G01S19/48GK103529466SQ201310367727
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】姜毅, 陳愛平, 胡青 申請人:大連海事大學, 交通運輸部海事局