[发明专利]一种两个AIS参考点的船舶自主定位方法

权利要求书

1.一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其由定位解算终端设备实现；所述定位解算终端设备由主控模块、外部辅助传感器模块、液晶显示模块和电源模块组成；所述电源模块为定位解算终端设备提供电源支持；所述外部辅助传感器模块测量船舶运动的辅助信息；所述液晶显示模块储存和显示定位数据；所述主控模块为定位解算终端设备的核心单元；其由定位信号测量处理模块、AIS基站电文提取模块和定位解算处理模块组成；所述两个AIS参考点下的船舶自主定位方法的处理步骤如下：

1) 主控模块实时判断接收到的AIS定位信号的基站个数，如果接收到的AIS定位基站个数等于2，则进入外部传感器辅助AIS定位方法模式，若定位基站个数大于等于3，解算处理模块8直接利用传统的测距或测距差法实现船舶位置的定位解算，转入步骤7)；

2) 进入外部传感器辅助AIS定位方法模式时，首先根据外部辅助传感器模块3得到船舶运动的辅助信息，包括当前时刻的航速和航向信息；

3) 主控模块根据船舶运动辅助信息计算出相邻两个时刻船舶的位移变化矢量；

4) 定位信号测量处理模块对相邻两个时刻AIS参考点的定位信号进行载波测量，得到相邻两个时刻AIS参考点与船舶之间的伪距信息，并将上述信息提供给定位解算处理模块；

5) AIS基站电文提取模块对AIS参考点的定位信号进行解调，提取来自AIS参考点的电文信息，得到AIS定位参考点精确的位置信息，并将该信息输出给定位解算处理模块；

6) 定位解算处理模块根据外部辅助传感器模块、定位信号测量处理模块、AIS基站电文提取模块7的输出数据信息，调用数学解算模型进行定位解算；

7) 将定位数据在液晶显示模块上进行存储显示，并转入步骤1)重复上述过程。

2.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其特征在于：所述定位信号测量处理模块对接收到的来自AIS参考点的定位信号进行载波测量，得到AIS参考点与船舶之间的伪距信息，并将伪距信息提供给定位解算处理模块，以供定位解算处理模块定位解算使用。

3.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其特征在于：所述AIS基站电文提取模块对接收到的来自AIS参考点的定位信号进行信号解调，提取电文信息，得到各AIS定位参考点的精确位置信息，并将基站的精确位置信息输出给定位解算处理模块。

4.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其特征在于：所述定位解算处理模块利用定位信号测量处理模块和AIS基站电文提取模块的输出数据信息完成定位解算功能。

5.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其特征在于：所述辅助信息包括：当前时刻的航速和航向信息。

6.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点下的船舶自主定位方法，其特征在于：所述数学解算模型进行定位解算的过程如下：

首先计算出船舶的位移变化矢量△X_k：

                                                         (1)

其中，   、   分别为时刻k船舶的航速和航向，   为相邻时刻的时间间隔，   、   分别为时刻k船舶横向和纵向的位移变化分量；

利用时刻k船舶的初始位置估计矢量   和位移变化矢量△X_k，计算得到时刻k+1的船舶估计位置   ，如式（2）所示；

             (2)

    联立相邻两个时刻的定位方程，得到如式（3）所示的定位方程矩阵；

          (3)

其中，   表示时刻k测量得到的基站j对应的伪距值，   表示时刻k基站j与船舶位置之间的估计值，(dx, dy)表示时刻k估计船位与真实船位之间的偏差；

最后根据定位矩阵的解算结果，即可求出时刻k船舶的位置。