[发明专利]一种基于航迹仪的高精度标绘控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及航迹仪，尤其涉及一种基于航迹仪的高精度标绘控制方法。

 

背景技术

航迹仪是一种重要的舰船航海作业辅助设备，船舶航迹的实时标绘是通过实时接收由导航设备发送的纬度、经度值及各种绘图命令，通过数学模型的解算及直线插补运算后，产生绘图电机的控制脉冲序列，经功放电路驱动电动机执行，再经机械传动变成绘笔在纸海图上运动。

如图1所示，航迹仪首先接收导航设备发送舰船的实时经、纬度坐标(λ、Φ)，以计算机为控制中心，经过坐标投影变换得到纸海图的位置坐标(x、y)，再经过进一步转化为绘图电机的控制脉冲矢量(x1、y1)，最后通过传动机构控制绘笔绘图。

绘图电机控制系统硬件原理：采用2片8254可编程定时器、计数器芯片提供的4个计数器，其中两个计数器作为X、Y向走步脉冲计数器，另外两个计数器作为速度计数器；8255可编程接口芯片作为计数器的控制信号。速度计数器输出的速度方波，为X、Y向走步脉冲数计数器提供时钟信号。X、Y向走步脉冲计数器分别为X、Y方向提供绘图电机控制脉冲，其计数初值分别为代表当前X、Y方向走步数x1、y1，两个计数器作为X、Y向走步脉冲计数器，当两者同时计数完毕（走步结束）输出高电平，触发走步结束中断，执行相应中断服务程序后，等待执行下一次走笔操作。

在航迹仪研制过程中，通过提高各个传动零件的精度，以及采用合理的海图标绘解算数学模型，航迹仪绘图精度有了长足的进步，其标绘精度可达到常用海图全图幅（980mm）的0.1%，即1mm。标绘精度是航海人员非常重视的一个技术指标，直接关系到航海的安全。

随着现代技术的发展，现代舰船对航迹仪的精度要求越来越高，动态标绘精度要求达到小于常用海图全图幅的0.1%，即1mm。传统航迹仪通过显控台、GPS处理经纬度精确到0.01′,比如通过显控台、GPS传给航迹仪的纬度表示为±xx°xx.xx′，在1:10000海图上，0.01′的距离等于0.01×1852000/10000=1.852mm，因此，在处理较大比例尺海图，处理精度0.01′是无法满足现代舰船对航迹仪的精度要求。因此，高精度航迹仪处理经纬度精度为0.0001′， 通过显控台、GPS传给航迹仪的纬度表示为±xx°xx.xxxx′, 在1:10000海图上，0.0001′的距离等于0.01852mm，满足现代舰船对航迹仪的精度要求。然而，提高了航迹仪的处理精度，在航迹仪绘图电机的软件控制必须与之前的软件控制做较大改进才能避免出现致命性故障,才能正确处理万分之一分的经纬度。

通过对实际航行过程的研究发现，造成航迹仪标绘产生误差的一大重要因素为：处理来自显控台、GPS等设备传来的经纬度精度不足，只有百分之一分，因此有必要将此精度提高到万分之一分；同时，提高了处理精度后，如不对原有航迹仪绘图电机的控制软件做较大改进，肯定会出现故障和处理不善的现象，不能满足现代舰艇的需求。

因而，如何提供一种高精度航迹仪标绘控制的方法是本领域技术人员研究的方向。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种基于航迹仪的高精度标绘控制方法，能有效提高航迹仪的绘图精度，从而提高航迹仪的可靠性，并保证航迹仪的稳定性。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种基于航迹仪的高精度标绘控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）、设置通讯协议，使GPS传递给航迹仪的经纬度数据精确到0.00001′；

2）、航迹仪每秒接收一次GPS传来的数据，接收到GPS传来的数据后，控制系统利用海图标绘数学模型计算出移笔位置增量（                                                ，），再根据（，）计算出移笔在X、Y方向的移笔脉冲矢量（x1，y1），将此移笔脉冲矢量按顺序存入绘图命令模块；

3）、控制系统每隔一定时间间隔检测移笔电机动作是否结束，若是，从绘图命令模块中按先进先出方式调取一移笔脉冲矢量（x1，y1），准备进行移笔； 

4）、控制系统根据该移笔脉冲矢量（x1，y1）确定移笔电机的方向，以控制绘笔在X、Y方向的移笔方向；

5）、控制系统根据该移笔脉冲矢量（x1，y1）的脉冲数（x1＇，y1＇），结合设定的算法计算出移笔脉冲在X、Y方向的频率，即计算出移笔在X、Y方向的移动速度；