[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

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技術領域

本發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

目前，海上船舶導航主要依靠于全球導航衛星系統（GNSS），但GNSS的脆弱性使國際海事組織（IMO）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。隨著美國Loran系統的關閉，為了滿足國際上當前船舶導航陸空雙備份系統的需求，迫切需要研究新的陸基定位系統。在IMO的e-航海戰略研究中，IMO委托國際航標協會（IALA）制定新的世界無線電導航計劃。IALA明確將AIS測距定位（AIS-R?Mode）列為將來的陸基無線電導航系統。因此，利用現有AIS系統進行船舶的測距定位成為了當前滿足雙備份系統需求的研究熱點技術。?

目前，利用AIS系統實現船舶的自主定位，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，很難利用傳統的測距法或測距差法進行定位。?

發明內容

鑒于現有技術存在的問題，本發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、計程儀等）的輔助下，實現船舶自主定位的方法。?

為了實現上述目的，本發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；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。?

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。?

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。?

所述輔助信息包括：當前時刻的航速和航向信息。?

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。

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；