【技术实现步骤摘要】
201510020599
【技术保护点】
一种船舶辅助泊岸方法，包括在船舶上设置一个日盲紫外成像模块和一个数据处理模块，日盲紫外成像模块根据所接收到的、预先在岸上设置的日盲紫外光源阵列发出的日盲紫外光信号，测量所述船舶与有关泊位的位置关系信息，其特征在于，该方法还包括：1)设置至少两个GPS信号接收模块，其中至少一个GPS信号接收模块设置在所述船舶上，用于从有关卫星接收所述船舶的位置信号；2)所述数据处理模块包括信号接收元件，可以有线和/或无线方式与所述日盲紫外成像模块和所述GPS信号接收模块匹配，并从所述日盲紫外成像模块和所述GPS信号接收模块中接收与船舶位置有关的数据，计算出所述船舶基准点的坐标值，并且根据所述日盲紫外成像模块和安装在所述船舶上的GPS信号接收模块的位置数据，确定所述船舶相对于泊位岸线的姿态角。
【技术特征摘要】
1.一种船舶辅助泊岸方法，包括在船舶上设置一个日盲紫外成像模块和一个数据处理模块，日盲紫外成像模块根据所接收到的、预先在岸上设置的日盲紫外光源阵列发出的日盲紫外光信号，测量所述船舶与有关泊位的位置关系信息，其特征在于，该方法还包括：1)设置至少两个GPS信号接收模块，其中至少一个GPS信号接收模块设置在所述船舶上，用于从有关卫星接收所述船舶的位置信号；2)所述数据处理模块包括信号接收元件，可以有线和/或无线方式与所述日盲紫外成像模块和所述GPS信号接收模块匹配，并从所述日盲紫外成像模块和所述GPS信号接收模块中接收与船舶位置有关的数据，计算出所述船舶基准点的坐标值，并且根据所述日盲紫外成像模块和安装在所述船舶上的GPS信号接收模块的位置数据，确定所述船舶相对于泊位岸线的姿态角。2.如权利要求1所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：在所述船舶上安装两个以上的GPS信号接收模块，用于分别接收有关卫星的定位信号，并且根据船舶上的GPS信号接收模块的连线，确定所述船舶相对于泊位岸线的姿态角。3.如权利要求1所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：在岸上设置至少一个GPS信号接收模块，每个船舶上的GPS信号接收模块与岸上的GPS信号接收模块协同工作，构成GPS差分系统，其中岸上的GPS信号接收模块作为GPS主站，船舶上的GPS信号接收模块作为GPS从站，利用所述GPS主站来增进GPS从站对于船舶位置和姿态角数据的测量精度；并且所述GPS主站，从有关卫星上接收位置数据后，可以直接发给数据处理模块，得到所述船舶的位置数据，也可以将所述位置数据以及有利于增进GPS从站位置数据精度的其它数据先发送到至少一个GPS从站，GPS从站整合所收到的GPS位置接收数据后，对所述数据进行处理，再将数据发送到所述数据处理模块，得到所述船舶的位置数据。4.如权利要求3所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：所述GPS主站将其位置数据以无线或有线的方式，先发送至一个发射点，再从该发射点以与之前相同或不同的频率，将位置数据无线地发送至所述GPS从站。5.如权利要求2至4之一所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：在所述船舶上安装两个以上的GPS信号接收模块，数据处理模块将所述日盲紫外成像模块与所述船舶上的GPS信号接收模块所得到的N个关于船舶的位置数据进行归一化自相关处理：通过整体误差分析获得一个由所有日盲紫外成像模块和GPS信号接收模块组成的检测系统的可信度平均值的阈值，以及每个模块可信度的情况，利用该阈值滤除可信度较低的定位数据，进而获得最终的每个模块的可信度权重，之后利用该可信度权重对每个模块进行加权平均即可得到最终的数据。6.如权利要求5所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：所述日盲紫外成像模块以及GPS信号接收模块所在位置的坐标值用x、y和z分别表示，用向量pi(xi,yi,zi)表示由N组检测子系统返回的N组经角度和空间变换后的定位数据中的第i组定位数据，其中i＝1,2,3……N；N＝GPS信号接收模块的个数+1；所述经角度和空间变换后的定位数据，其获得方法为：在已知所有日盲紫外成像模块和GPS信号接收模块的相对位置和船舶姿态角的情况下，利用空间位置关系与空间几何变换，将对不同测量模块的位置测量数据转化为对同一测量模块的位置测量数据；数据处理模块进行归一化自相关处理的具体步骤为：采用归一化自相关系数NCC表示N组检测子系统返回定位数据的可信度：NCC(pi)=Σj=1i≠jNpi·pj|pi||pj|=Σj=1i≠jNxixj+yiyj+zizjxi2+yi2+zi2xj2+yj2+zj2---(1)]]>j＝1,2,3，…，N；设定一个由所有日盲紫外成像模块和GPS信号接收模块组成的检测系统的可信度平均值的阈值G，并根据该阈值G滤除NCC较低的定位数据，进而获得最终的系统可信度权重w，表达式如下：w(pi)=NCC(pi),NCC(pi)>G0,NCC(pi)≤G---(2)]]>从而得到关于船舶位置的最终的拟合定位数据：presult=Σi=1Nw(pi)×piΣi=1Nw(pi)---(3)]]>根据所述N－1个GPS信号接收模块拟合后的坐标值，换算出拟合后的船舶姿态角数据。7.如权利要求2至4之一所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：所述数据处理模块采用数据融合法，分别用于整合定位数据或者姿态角数据；所述数据融合法具体步骤包括：(一)当整合的数据为定位数据时，使用向量pi(xi,yi,zi)表示由N组检测子系统返回的N组经角度和空间变换后的定位数据，其中i＝1,2,3……N；所述经角度和空间变换后的定位数据，其获得方法为：在已知所有日盲紫外成像模块和GPS信号接收模块的相对位置和船舶姿态角的情况下，利用空间位置关系与空间几何变换，将对不同测量模块的位置测量数据转化为对
\t同一测量模块的位置测量数据；a)采用各个检测子系统测量数据实际计算出来的均方根误差rmse来判定每个子系统返回数据的可信度，计算各子系统测量数据的均方根误差公式为：rmse=Σi=1n(xi-xf)2/(n+1)---(4)]]>其中，rmse代表均方根误差，xi代表i时刻对各个测量子系统在X轴坐标的测量数据，xf代表i时刻对xi数据的滤波值，n代表测量数据的总数，即子系统的个数；i时刻的滤波值通过卡尔曼滤波方法获得；b)确定权值：采用分段法，通过曲线拟合进行权值的分配：ω=0,|e|≥bf(|e|),b≥|e|≥a1,|e|≤a---(5)]]>其中，ω为权值，参数b是判断野值的最小限度，参数a是有效数值与可利用数值的界限值。误差大于b则认为是野值，对应权值为0；误差小于a则认为是有效值，对应权值为1，中间的可利用值的权值按照曲线y＝f(x)给出，且f(x)必须满足以下条件：在(a,b)这个区间上，随着误差的增大而迅速减小，f(x)采用的表达式如下：f(x)=12πσexp(-(x-μ)22σ2)---(6)]]>其中，μ和σ分别为正态分布的均值和方；由于正态曲线在x>μ的区域呈现递减函数的特性，因此在这里取μ＝0，实际上运用的是半正态曲线,表达式进一步变为如下：f(x)=12πσexp(-x22σ2)---(7)]]>，根据3σ法则给出σ值，通过正态曲线拟合权值分配的方法可以通过下式得到：aki=f(rmseki)Σi=1nf(rmseki)---(8)]]>并且，其中，rmseki表示k时刻第i个系统的均方根误差，aki代表k时刻第i个系统的权值；c)最终数据融合的结果为：X^ki=Σi=1NakiXki---(9)]]>其中，为k时刻的融合值，xki表示各子系统k时刻所得到的测量数据；d)通过以上与步骤a)-c)相同方法，计算出Y轴坐标值y以及Z轴坐标值z的数据融合最终结果；(二)当整合的数据为姿态角数据时，使用向量qi(αi,βi,γi)表示由N个测量子系统返回的N组姿态角数据，其中i＝1,2,3……N；然后采用与步骤(一)相同的方法，计算出整合后的姿态角数据。8.如权利要求2至4之一所述的一种船舶辅助泊岸方法，其特征在于：所述数据处理模块采用数据融合法，分别用于整合定位数据或者姿态角数据；所述数据融合法具体步骤包括：(一)当整合的数据为定位数据时，使用向量pi(xi,yi,zi)表示由N组检测子系统返回的N组经角度和空间变换后的定位数据，其中i＝1,2,3……N，所述的经角度和空间变换后的定位数据，其获得方法为在已知所有日盲紫外成像模块和GPS信号接收模块的相对位置和船舶姿态角的情况下，利用空间位置关系与空间几何变换，将对不同测量模块的位置测量数据转化为对同一测量模块的位置测量数据；a)计算定位数据中每个坐标序列的标准差：通过计算N组检测子系统返回的N组定位数据中每个坐标序列的标准差，作为判定N组数据中各坐标序列中离群数据的依据；所述坐标序列标准差为：σindex=(Xindex-X‾index)2/N---(10)]]>其中，index∈(x,y,z)则σindex代表N组数据中各坐标序列的标准差，Xindex代表N组测量的数据，每一组包含坐标值(x,y,z)，代表N组数据的平均值，即由各坐标序列平均值组成的一个一维向量；b)根据计算出的标准差得到每个坐标序列中的离群数据，离群数据的判定可通过下式获得：outlit...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱曦，李媛媛，闫锋，李想，曹汛，潘巍松，丁健文，王继斌，王军，陈辰，李大鹏，李伟，王文伫，
申请(专利权)人：江苏南大五维电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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