[發明專利]一種兩個AIS參考點的船舶自主定位方法

有效

• 申請號: 201310367727.9
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103529466A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 姜毅;陳愛平;胡青
• 申請（專利權）人: 大連海事大學;交通運輸部海事局
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 衛茂才

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；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據；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，如果接收到的AIS定位基站個數等于2，則進入外部傳感器輔助AIS定位方法模式，若定位基站個數大于等于3，解算處理模塊8直接利用傳統的測距或測距差法實現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，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的輸出數據信息，調用數學解算模型進行定位解算；

7)?將定位數據在液晶顯示模塊上進行存儲顯示，并轉入步驟1)重復上述過程。

2.根據權利要求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，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據信息完成定位解算功能。

5.根據權利要求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△X_k：

?????????????????????????????????????????????????????????(1)

其中，???、???分別為時刻k船舶的航速和航向，???為相鄰時刻的時間間隔，???、???分別為時刻k船舶橫向和縱向的位移變化分量；

利用時刻k船舶的初始位置估計矢量???和位移變化矢量△X_k，計算得到時刻k+1的船舶估計位置???，如式（2）所示；

?????????????(2)

????聯立相鄰兩個時刻的定位方程，得到如式（3）所示的定位方程矩陣；

??????????(3)

其中，???表示時刻k測量得到的基站j對應的偽距值，???表示時刻k基站j與船舶位置之間的估計值，(dx,?dy)表示時刻k估計船位與真實船位之間的偏差；

最后根據定位矩陣的解算結果，即可求出時刻k船舶的位置。