[发明专利]一种基于AIS船站的多源信息融合船舶定位方法

说明书

本发明涉及一种基于AIS的多源信息融合船舶定位方法。该方法基于AIS船站的定位终端设备实现，由AIS主控模块、导航信息融合模块、人机交互模块和电源模块组成。AIS主控模块对多源导航信息进行检测处理；导航信息融合模块用于多源导航信息的融合定位解算，得到船舶的定位结果及其性能指标；人机交互模块根据用户需求进行结果输出；电源模块为各个模块提供电源支持。本发明基于现有AIS船站，利用其现有输入端提供的多源导航信息，实现船舶多源信息融合定位，最大限度实现资源重复利用，提高船舶定位准确性、可用性和可靠性，保障船舶航行安全。

技术领域

本发明属于船舶定位导航领域，涉及一种多源信息融合的船舶定位方法，具体涉及一种基于AIS的多源信息融合船舶定位方法。

背景技术

海上船舶定位导航目前主要依靠于全球导航卫星系统(GNSS)，但GNSS的脆弱性一直是国际海事组织(IMO)广泛关注的问题。e-航海作为海事技术领域的发展方向，定位、导航、授时(PNT)信息是其发展基石，e-航海提出未来将以综合PNT的方式解决船舶定位导航问题，可以有效解决GNSS的脆弱性。因此，船舶定位方法正在由单一定位导航向组合定位导航方向发展。

船舶自动识别系统(AIS)是由IMO强制船舶配备的通信系统，在保障船舶航行安全方面发挥了重要作用。AIS船站与罗经、计程仪、GNSS接收机(或AIS内嵌GNSS单元)等船端导航设备相连，根据其提供的船舶航行状态信息，周期性地向其他AIS船站或AIS岸站报送自己的航行状态和船舶位置，实现船舶间的识别避碰，保障船舶航行安全。但由于现有AIS的位置信息仅依赖于GNSS提供，一旦GNSS发生脆弱，AIS立即瘫痪，严重威胁了船舶航行安全。因此，IMO在e-航海战略中倡导研究基于AIS的陆基定位系统，即AIS R-Mode，以作为GNSS的备份系统，在GNSS失效时仍能实现船舶的定位导航，保障AIS的正常运行。

由于现有AIS船站能够获取多种船载导航设备数据，且利用自身系统也能提供位置信息，如能基于现有AIS船站设备，实现船端多源导航信息的融合定位，可有效提高船舶定位导航的精度、完好性、连续性和可用性，对于保障船舶航行安全具有重要意义。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供一种基于AIS船站的多源信息融合船舶定位方法，能够融合GNSS位置信息、AIS R-Mode测距信息、DGNSS的修正信息、以及罗经、计程仪等其他船载设备提供的船舶航行状态信息，通过不同来源导航信息的分析比较，对可用的多源导航信息利用滤波算法进行融合定位，实现船舶高可靠性和高可用性的定位解算，辅助船舶航行安全。

为实现上述发明的目的，本发明所采用的技术方案为提供一种基于AIS船站的多源信息融合船舶定位方法。该方法由基于AIS船站的定位终端设备实现，该设备包括：AIS主控模块、导航信息融合模块、人机交互模块及电源模块。

所述AIS主控模块，基于现有AIS船站的硬件设备，对多源导航信息进行检测处理，包括：协议栈控制模块、GNSS模块、DGNSS模块、AIS R-Mode模块及外部传感器接口模块。

协议栈控制模块，在处理正常AIS业务的同时，能够协调进行多源导航信息的接收和检测，并将可用的多源导航信息输出给导航信息融合模块进行后续处理；其中，多源导航信息包括GNSS信息、DGNSS信息、AIS R-Mode信息、船舶航行状态信息，以及AIS基站的精确位置信息。

GNSS模块，用于接收处理GNSS接收机或AIS内嵌GNSS单元输出的位置信息、航向信息、航速信息。

DGNSS模块，用于处理GNSS参考台播发的差分GNSS电文数据，包括GNSS伪距改正数、伪距改正变化量、参考站基准信息等。

AIS R-Mode模块，用于接收处理AIS定位信号，从中测量出基站到船站的距离信息。