【技術實現步驟摘要】
201510020599
【技術保護點】
一種船舶輔助泊岸方法，包括在船舶上設置一個日盲紫外成像模塊和一個數據處理模塊，日盲紫外成像模塊根據所接收到的、預先在岸上設置的日盲紫外光源陣列發出的日盲紫外光信號，測量所述船舶與有關泊位的位置關系信息，其特征在于，該方法還包括：1)設置至少兩個GPS信號接收模塊，其中至少一個GPS信號接收模塊設置在所述船舶上，用于從有關衛星接收所述船舶的位置信號；2)所述數據處理模塊包括信號接收元件，可以有線和/或無線方式與所述日盲紫外成像模塊和所述GPS信號接收模塊匹配，并從所述日盲紫外成像模塊和所述GPS信號接收模塊中接收與船舶位置有關的數據，計算出所述船舶基準點的坐標值，并且根據所述日盲紫外成像模塊和安裝在所述船舶上的GPS信號接收模塊的位置數據，確定所述船舶相對于泊位岸線的姿態角。
【技術特征摘要】
1.一種船舶輔助泊岸方法，包括在船舶上設置一個日盲紫外成像模塊和一個數據處理模塊，日盲紫外成像模塊根據所接收到的、預先在岸上設置的日盲紫外光源陣列發出的日盲紫外光信號，測量所述船舶與有關泊位的位置關系信息，其特征在于，該方法還包括：1)設置至少兩個GPS信號接收模塊，其中至少一個GPS信號接收模塊設置在所述船舶上，用于從有關衛星接收所述船舶的位置信號；2)所述數據處理模塊包括信號接收元件，可以有線和/或無線方式與所述日盲紫外成像模塊和所述GPS信號接收模塊匹配，并從所述日盲紫外成像模塊和所述GPS信號接收模塊中接收與船舶位置有關的數據，計算出所述船舶基準點的坐標值，并且根據所述日盲紫外成像模塊和安裝在所述船舶上的GPS信號接收模塊的位置數據，確定所述船舶相對于泊位岸線的姿態角。2.如權利要求1所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：在所述船舶上安裝兩個以上的GPS信號接收模塊，用于分別接收有關衛星的定位信號，并且根據船舶上的GPS信號接收模塊的連線，確定所述船舶相對于泊位岸線的姿態角。3.如權利要求1所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：在岸上設置至少一個GPS信號接收模塊，每個船舶上的GPS信號接收模塊與岸上的GPS信號接收模塊協同工作，構成GPS差分系統，其中岸上的GPS信號接收模塊作為GPS主站，船舶上的GPS信號接收模塊作為GPS從站，利用所述GPS主站來增進GPS從站對于船舶位置和姿態角數據的測量精度；并且所述GPS主站，從有關衛星上接收位置數據后，可以直接發給數據處理模塊，得到所述船舶的位置數據，也可以將所述位置數據以及有利于增進GPS從站位置數據精度的其它數據先發送到至少一個GPS從站，GPS從站整合所收到的GPS位置接收數據后，對所述數據進行處理，再將數據發送到所述數據處理模塊，得到所述船舶的位置數據。4.如權利要求3所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：所述GPS主站將其位置數據以無線或有線的方式，先發送至一個發射點，再從該發射點以與之前相同或不同的頻率，將位置數據無線地發送至所述GPS從站。5.如權利要求2至4之一所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：在所述船舶上安裝兩個以上的GPS信號接收模塊，數據處理模塊將所述日盲紫外成像模塊與所述船舶上的GPS信號接收模塊所得到的N個關于船舶的位置數據進行歸一化自相關處理：通過整體誤差分析獲得一個由所有日盲紫外成像模塊和GPS信號接收模塊組成的檢測系統的可信度平均值的閾值，以及每個模塊可信度的情況，利用該閾值濾除可信度較低的定位數據，進而獲得最終的每個模塊的可信度權重，之后利用該可信度權重對每個模塊進行加權平均即可得到最終的數據。6.如權利要求5所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：所述日盲紫外成像模塊以及GPS信號接收模塊所在位置的坐標值用x、y和z分別表示，用向量pi(xi,yi,zi)表示由N組檢測子系統返回的N組經角度和空間變換后的定位數據中的第i組定位數據，其中i＝1,2,3……N；N＝GPS信號接收模塊的個數+1；所述經角度和空間變換后的定位數據，其獲得方法為：在已知所有日盲紫外成像模塊和GPS信號接收模塊的相對位置和船舶姿態角的情況下，利用空間位置關系與空間幾何變換，將對不同測量模塊的位置測量數據轉化為對同一測量模塊的位置測量數據；數據處理模塊進行歸一化自相關處理的具體步驟為：采用歸一化自相關系數NCC表示N組檢測子系統返回定位數據的可信度：NCC(pi)=Σj=1i≠jNpi·pj|pi||pj|=Σj=1i≠jNxixj+yiyj+zizjxi2+yi2+zi2xj2+yj2+zj2---(1)]]>j＝1,2,3，…，N；設定一個由所有日盲紫外成像模塊和GPS信號接收模塊組成的檢測系統的可信度平均值的閾值G，并根據該閾值G濾除NCC較低的定位數據，進而獲得最終的系統可信度權重w，表達式如下：w(pi)=NCC(pi),NCC(pi)>G0,NCC(pi)≤G---(2)]]>從而得到關于船舶位置的最終的擬合定位數據：presult=Σi=1Nw(pi)×piΣi=1Nw(pi)---(3)]]>根據所述N－1個GPS信號接收模塊擬合后的坐標值，換算出擬合后的船舶姿態角數據。7.如權利要求2至4之一所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：所述數據處理模塊采用數據融合法，分別用于整合定位數據或者姿態角數據；所述數據融合法具體步驟包括：(一)當整合的數據為定位數據時，使用向量pi(xi,yi,zi)表示由N組檢測子系統返回的N組經角度和空間變換后的定位數據，其中i＝1,2,3……N；所述經角度和空間變換后的定位數據，其獲得方法為：在已知所有日盲紫外成像模塊和GPS信號接收模塊的相對位置和船舶姿態角的情況下，利用空間位置關系與空間幾何變換，將對不同測量模塊的位置測量數據轉化為對
\t同一測量模塊的位置測量數據；a)采用各個檢測子系統測量數據實際計算出來的均方根誤差rmse來判定每個子系統返回數據的可信度，計算各子系統測量數據的均方根誤差公式為：rmse=Σi=1n(xi-xf)2/(n+1)---(4)]]>其中，rmse代表均方根誤差，xi代表i時刻對各個測量子系統在X軸坐標的測量數據，xf代表i時刻對xi數據的濾波值，n代表測量數據的總數，即子系統的個數；i時刻的濾波值通過卡爾曼濾波方法獲得；b)確定權值：采用分段法，通過曲線擬合進行權值的分配：ω=0,|e|≥bf(|e|),b≥|e|≥a1,|e|≤a---(5)]]>其中，ω為權值，參數b是判斷野值的最小限度，參數a是有效數值與可利用數值的界限值。誤差大于b則認為是野值，對應權值為0；誤差小于a則認為是有效值，對應權值為1，中間的可利用值的權值按照曲線y＝f(x)給出，且f(x)必須滿足以下條件：在(a,b)這個區間上，隨著誤差的增大而迅速減小，f(x)采用的表達式如下：f(x)=12πσexp(-(x-μ)22σ2)---(6)]]>其中，μ和σ分別為正態分布的均值和方；由于正態曲線在x>μ的區域呈現遞減函數的特性，因此在這里取μ＝0，實際上運用的是半正態曲線,表達式進一步變為如下：f(x)=12πσexp(-x22σ2)---(7)]]>，根據3σ法則給出σ值，通過正態曲線擬合權值分配的方法可以通過下式得到：aki=f(rmseki)Σi=1nf(rmseki)---(8)]]>并且，其中，rmseki表示k時刻第i個系統的均方根誤差，aki代表k時刻第i個系統的權值；c)最終數據融合的結果為：X^ki=Σi=1NakiXki---(9)]]>其中，為k時刻的融合值，xki表示各子系統k時刻所得到的測量數據；d)通過以上與步驟a)-c)相同方法，計算出Y軸坐標值y以及Z軸坐標值z的數據融合最終結果；(二)當整合的數據為姿態角數據時，使用向量qi(αi,βi,γi)表示由N個測量子系統返回的N組姿態角數據，其中i＝1,2,3……N；然后采用與步驟(一)相同的方法，計算出整合后的姿態角數據。8.如權利要求2至4之一所述的一種船舶輔助泊岸方法，其特征在于：所述數據處理模塊采用數據融合法，分別用于整合定位數據或者姿態角數據；所述數據融合法具體步驟包括：(一)當整合的數據為定位數據時，使用向量pi(xi,yi,zi)表示由N組檢測子系統返回的N組經角度和空間變換后的定位數據，其中i＝1,2,3……N，所述的經角度和空間變換后的定位數據，其獲得方法為在已知所有日盲紫外成像模塊和GPS信號接收模塊的相對位置和船舶姿態角的情況下，利用空間位置關系與空間幾何變換，將對不同測量模塊的位置測量數據轉化為對同一測量模塊的位置測量數據；a)計算定位數據中每個坐標序列的標準差：通過計算N組檢測子系統返回的N組定位數據中每個坐標序列的標準差，作為判定N組數據中各坐標序列中離群數據的依據；所述坐標序列標準差為：σindex=(Xindex-X‾index)2/N---(10)]]>其中，index∈(x,y,z)則σindex代表N組數據中各坐標序列的標準差，Xindex代表N組測量的數據，每一組包含坐標值(x,y,z)，代表N組數據的平均值，即由各坐標序列平均值組成的一個一維向量；b)根據計算出的標準差得到每個坐標序列中的離群數據，離群數據的判定可通過下式獲得：outlit...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱曦，李媛媛，閆鋒，李想，曹汛，潘巍松，丁健文，王繼斌，王軍，陳辰，李大鵬，李偉，王文佇，
申請(專利權)人：江蘇南大五維電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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