[發(fā)明專利]船舶綜合控制系統(tǒng)傳感器輸出數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010117044.4
• 申請(qǐng)日: 2010-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN102192736A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒東亮;陳剛;張崇猛;鄭榮才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○七研究所
• 主分類號(hào): G01C21/00
• 分類號(hào): G01C21/00;G01S19/14
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來(lái)佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶顯示控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種船舶綜合控制系統(tǒng)傳感器輸出數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理方法。

背景技術(shù)

船舶綜合控制系統(tǒng)控制船舶的進(jìn)、出港及安全行駛，該系統(tǒng)包括信息綜合顯示單元和傳感器，傳感器中包括GPS/DGPS、羅經(jīng)、測(cè)深儀、計(jì)程儀、風(fēng)速風(fēng)向儀和氣象儀等，各傳感器輸出的數(shù)據(jù)包括位置、時(shí)間、速度、深度、航向、轉(zhuǎn)彎速率、風(fēng)速風(fēng)向、溫度和濕度等，各數(shù)據(jù)通過(guò)LAN總線傳送至信息綜合顯示單元，信息綜合顯示單元將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理后顯示在顯示模塊上，或者傳送至連接在LAN總線的其它終端。在這些數(shù)據(jù)中，信息綜合顯示單元主要采集的導(dǎo)航數(shù)據(jù)類型是：經(jīng)緯度、速度、航向、深度和氣象信息，而其它如流速、流向和航跡向等均可以通過(guò)數(shù)學(xué)解算得到。在實(shí)際工作過(guò)程中，LAN總線中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存在無(wú)效或者不合理的數(shù)值，同時(shí)各傳感器輸出數(shù)據(jù)的數(shù)制和量綱不同，這些問(wèn)題都加重了信息綜合顯示單元的負(fù)擔(dān)，也降低了導(dǎo)航的精度，同時(shí)還存在兩個(gè)相同設(shè)備由于測(cè)量精度的不同而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)差異較大的問(wèn)題。為了確保船舶的航行安全，除了采取對(duì)傳感器進(jìn)行冗余配備的措施外，還要對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化處理，以提高信息綜合顯示單元所接收的導(dǎo)航信息的精確度和可信度。目前常用的傳感器輸出數(shù)據(jù)的處理方法功能較單一，無(wú)法對(duì)各種導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合優(yōu)化處理，數(shù)據(jù)處理精度低，工作效率差，不能適應(yīng)于噸位越來(lái)越大、航速越來(lái)越快的現(xiàn)代化船舶安全航行的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種傳感器輸出數(shù)據(jù)優(yōu)化處理效果好、處理后的導(dǎo)航信息更加精確的船舶綜合控制系統(tǒng)傳感器輸出數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種船舶綜合控制系統(tǒng)傳感器輸出數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)信息綜合顯示單元接收傳感器輸出的數(shù)據(jù)；

(2)信息綜合顯示單元對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性處理；

(3)信息綜合顯示單元對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性處理；

(4)信息綜合顯示單元對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性處理；

(5)信息綜合顯示單元對(duì)所接收的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一集成處理；

(6)信息綜合顯示單元將經(jīng)過(guò)步驟(1)～(5)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波處理；

(7)重復(fù)步驟(1)～(6)，完成傳感器輸出數(shù)據(jù)的優(yōu)化處理。

而且，所述步驟(2)中的有效性處理的方法是：將每個(gè)信息幀中的各字節(jié)進(jìn)行異或操作后，再將結(jié)果求和，將求和后的結(jié)果與校驗(yàn)位中存儲(chǔ)的內(nèi)容比較。

而且，所述步驟(3)中的合理性處理的方法是：將除氣象信息外的其它數(shù)據(jù)與相應(yīng)的野值門限值進(jìn)行比較，超出野值門限值范圍的數(shù)據(jù)丟棄，其余為合理數(shù)據(jù)，所述野值門限值的定義是：兩個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻之間的間隔內(nèi)設(shè)備移動(dòng)的最大距離加上設(shè)備出廠誤差后再乘以一系數(shù)M。

而且，所述步驟(4)中一致性處理包括：角度單位換算為弧度，位置統(tǒng)一到經(jīng)緯度并用弧度描述，速度單位換算為節(jié)，時(shí)間單位換算為小時(shí)，航程和偏航距單位換算為海里，使GPS系統(tǒng)每經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)區(qū)后的北京時(shí)和世界協(xié)調(diào)時(shí)一致，以上換算后的所有數(shù)據(jù)均被轉(zhuǎn)換為雙精度浮點(diǎn)數(shù)。

而且，所述步驟(5)中的統(tǒng)一集成處理是：位置數(shù)據(jù)由GPS設(shè)備輸出，

當(dāng)主GPS設(shè)備故障無(wú)輸出時(shí)，使用備用GPS設(shè)備數(shù)據(jù)；

當(dāng)主GPS設(shè)備輸出數(shù)據(jù)超出正常范圍時(shí)，將主GPS設(shè)備和備用GPS設(shè)備的兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行融合運(yùn)算，得到修正后的位置數(shù)據(jù)，融合運(yùn)算的公式為：

P_B＝φ_B×P_DR+(1-φ_B)×(WF1×P_GPS1+WF₂×P_GPS2)????公式(1)

φ_B＝EXP(-(TOV_BCURRENT-TOV_BPREVIUS)/10_SEC)???????公式(2)

其中：

φ_B和(1-φ_B)是權(quán)值，分別表示對(duì)前一時(shí)刻的位置信息和當(dāng)前GPS位置信息的加權(quán)值；

P_DR是從上一時(shí)刻位置外推得到當(dāng)前時(shí)刻的推算船位；

P_GPS1是自船基準(zhǔn)點(diǎn)(OSRP)相關(guān)修正后的GPS1位置推算到當(dāng)前時(shí)刻的船位；

P_GPS2是自船基準(zhǔn)點(diǎn)(OSRP)相關(guān)修正后的GPS2位置推算到當(dāng)前時(shí)刻的船位；