[發(fā)明專利]船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)及濾波方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910070108.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109884596B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊玉玉;王俊偉;張磊;李常偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/292
• 分類號(hào): G01S7/292;G01S7/35;G01S19/25;G01C21/20
• 代理公司: 北京潤(rùn)捷智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11831
• 代理人: 孫巍

本發(fā)明涉及船舶導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)及濾波方法。該系統(tǒng)包括：GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊和船首向參數(shù)實(shí)時(shí)采集模塊，分別用于實(shí)時(shí)采集GPS數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)采集船首向參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間；GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)更新模塊，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并更新GPS數(shù)據(jù)；GPS數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)實(shí)時(shí)判斷模塊，用于編輯個(gè)數(shù)判斷結(jié)果；轉(zhuǎn)向率生成模塊，用于計(jì)算得到轉(zhuǎn)向率；超出閾值判斷模塊，用于判斷并編輯判斷結(jié)果；濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊，用于調(diào)取濾波步長(zhǎng)；均方誤差計(jì)算模塊，用于計(jì)算得到總均方誤差；GPS數(shù)據(jù)濾波模塊，用于計(jì)算得到經(jīng)/緯度預(yù)測(cè)值。本發(fā)明通過(guò)對(duì)GPS數(shù)據(jù)中的經(jīng)/緯度實(shí)測(cè)值進(jìn)行濾波，有利于提高對(duì)船舶定位的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)及濾波方法。

背景技術(shù)

隨著船用導(dǎo)航設(shè)備的迅速發(fā)展，除了利用導(dǎo)航雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，還逐漸融入了電子海圖、計(jì)程儀、羅經(jīng)、GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))、AIS(AutomaticIdentification System，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))等諸多助航設(shè)備，對(duì)航海事業(yè)的發(fā)展有了巨大的推動(dòng)作用。多種傳感器信息提高了目標(biāo)跟蹤的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，為航行安全提供更有利的保證。

在整個(gè)船用導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)中，利用雷達(dá)回波視頻數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤和識(shí)別，然而其跟蹤目標(biāo)信息都相對(duì)于本船。GPS提供了本船的位置(經(jīng)緯度)、航速和航向等信息，羅經(jīng)(Gyro是提供方向基準(zhǔn)的儀器，船舶用以確定航向和觀測(cè)物標(biāo)方位)提供了本船首向信息。通過(guò)GPS數(shù)據(jù)，可以得到目標(biāo)的大地坐標(biāo)。 AIS目標(biāo)和雷達(dá)目標(biāo)融合也是依靠目標(biāo)的大地坐標(biāo)位置。因此，GPS和Gyro提供的本船位置和首向信息非常重要。但是，當(dāng)船舶行駛在海面上，本船會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向、加減速運(yùn)動(dòng)，即使本船勻速行駛，GPS數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，因此對(duì) GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波尤為重要。

常用的濾波算法有最小二乘、卡爾曼濾波及其變形等。其中，卡爾曼濾波器方法是濾波穩(wěn)定且適合各種不同條件的理想方法，但是它需要事先掌握確切的統(tǒng)計(jì)資料，如目標(biāo)加速度統(tǒng)計(jì)特性等，這些知識(shí)不易獲得。而且，卡爾曼濾波方法計(jì)算復(fù)雜。

因此，急需一種船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)及濾波方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)及濾波方法，以便于更準(zhǔn)確對(duì)船舶進(jìn)行定位，掌握船舶的航向和航速。

本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種船用導(dǎo)航雷達(dá)的GPS濾波系統(tǒng)，包括：

GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集GPS數(shù)據(jù)，并發(fā)送至GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)更新模塊；

船首向參數(shù)實(shí)時(shí)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集船首向參數(shù)，并將船首向參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間發(fā)送至轉(zhuǎn)向率生成模塊；

GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)更新模塊，用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并更新GPS數(shù)據(jù)；

GPS數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)實(shí)時(shí)判斷模塊，用于實(shí)時(shí)判斷GPS數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)更新模塊中的GPS數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)是否超出預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)，若超出，則編輯個(gè)數(shù)判斷結(jié)果發(fā)送至轉(zhuǎn)向率生成模塊；

轉(zhuǎn)向率生成模塊，用于當(dāng)接收到個(gè)數(shù)判斷結(jié)果后，根據(jù)接收的船首向參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間計(jì)算得到轉(zhuǎn)向率，并將轉(zhuǎn)向率發(fā)送至超出閾值判斷模塊；

超出閾值判斷模塊，用于判斷接收的轉(zhuǎn)向率是否超出轉(zhuǎn)向閾值，若超出，則編輯第一判斷結(jié)果發(fā)送至濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊，若未超出，則編輯第二判斷結(jié)果發(fā)送至濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊；還用于判斷接收的總均方誤差是否超出誤差閾值，若超出，則編輯第一判斷結(jié)果發(fā)送至濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊，若未超出，則編輯第二判斷結(jié)果發(fā)送至濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊；

濾波步長(zhǎng)調(diào)取模塊，用于當(dāng)接收到第一判斷結(jié)果時(shí)，調(diào)取第一濾波步長(zhǎng)分別發(fā)送至均方誤差計(jì)算模塊、GPS數(shù)據(jù)濾波模塊；還用于當(dāng)接收到第二判斷結(jié)果時(shí)，調(diào)取第二濾波步長(zhǎng)分別發(fā)送至均方誤差計(jì)算模塊、GPS數(shù)據(jù)濾波模塊；