本发明专利技术涉及一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，属于船舶定位导航领域。通过定位模式判别、信息数据准备、自组织协作、定位方程解算、定位信息共享等步骤并重复上述过程，不断更新船岸、船船协作信息，实现协作船站组内所有协作船站的动态定位。本发明专利技术能够在仅有两个AIS岸站作为定位参考点，无法满足传统测距定位要求的情况下，利用船站间的自组织协作，实现船岸、船船间的测距信息共享，实现协作船站的自组织定位。不需要额外部署AIS岸站，即可实现沿海船舶的自组织协作定位，大大提升了AIS测距定位系统的适用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，确切地说，是一种在两个船舶自动识别系统(Automatic Identification System-AIS)岸站作为定位参考点的条件下，船舶自组织协作定位的方法，属于船舶定位导航领域。
技术介绍
AIS是根据国际海上人命安全公约强制船舶配备的通信导航设备，安装于沿海港口码头的AIS设备称为AIS岸站，安装于船舶上的AIS设备称为AIS船站。但现有AIS系统中的定位导航信息完全依赖于全球导航卫星系统(GNSS)接收机提供的位置。为了保证航行安全，国际海事组织(IMO)倡导未来船舶应强制配备空基和陆基双备份的定位导航系统。因此，IMO将AIS测距定位(AIS-R Mode)系统作为未来的陆基无线电导航系统之一写入了世界无线电导航计划。该系统是在现有AIS通信系统的基础上，通过增加测距功能实现船舶定位，使得AIS能够摆脱对GNSS的依赖，成为e-航海战略下融通信、导航为一体的综合船用无线电系统。在AIS测距定位系统中，若采用传统测距定位技术，需要将AIS岸站作为定位参考点，船站通过测量其到三个及以上岸站参考点间的距离才能实现定位。但现有AIS作为通信系统，岸站的布设没有考虑定位的需求。因此在某些海域，船站仅能收到两个AIS岸站参考点的信号，无法采用传统的测距法完成定位。若船舶自身配备有其他的外部传感器，如罗经、计程仪等，则可通过专利技术专利CN 201310367727.9的处理，实现船舶的自主定位。若船舶未配备有可提供辅助定位信息的外部传感器，但能够接收到周围其他船舶的位置信息，则可通过专利技术专利CN 201410234851.2进行处理，将已定位船舶作为移动参考点进行船舶辅助定位。但在很多情况下，受限于AIS岸站参考点的布设，船舶周围不存在可作为移动参考点的已定位船站，如同一海域内的AIS船站仅能接收来自相同的两个AIS岸站参考点的信号，因此，专利技术专利CN 201410234851.2也无法处理此问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要设计一种在所有船站都仅能收到两个AIS岸站的信号时，基于船站间的自组织协作实现船站定位的方法。能够在仅有两个AIS岸站可作为定位参考点，无法满足传统测距定位条件的情况下，通过船站间的自组织协作，共享船岸、船船的测距信息，实现所有协作船站的定位。本专利技术的协作船站不仅测量到AIS岸站参考点的距离，同时测量协作船站间的距离，并通过协作船站间的船岸、船船测距信息的共享，实现协作船站组中所有船站的自组织定位。所有参与协作定位的船站构成协作船站组，其中的每个船站称为协作船站；发起协作请求的船站称为主协作船站；共享船岸信息的船站称为准协作船站，共享船岸、船船信息的船站称为从协作船站。本专利技术采用的技术方案为：一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，实现该方法的步骤是：1)定位模式判别船站监听AIS岸站信号，若仅检测到两个AIS岸站信号，且不存在其他的辅助定位信息，则进入自组织协作定位模式。2)信息数据准备船站接收AIS岸站的位置信息并进行测距，存储岸站的识别信息、位置信息和船岸间的测距信息。与此同时，船站接收周围船站的信息，识别周围在线船站。3)自组织协作自组织协作包括协作启动、船岸信息协作请求、船岸信息协作确认、船船信息协作请求、船船信息协作确认、协作信息存储六个步骤：①协作启动：若船站识别的周围在线船站数量大于等于2，则将自身船站状态标记为主协作船站，启动协作状态。若周围在线船舶数量小于2，则返回模式判别阶段。②船岸信息协作请求：主协作船站向周围在线船站发起船岸信息协作请求命令，请求其他船站发送接收到的岸站识别信息、位置信息和船岸间的测距信息。③船岸信息协作确认：收到主协作船站船岸信息协作请求的船站，判断自身识别的AIS岸站参考点数量，若为2，将收到的两个AIS岸站参考点的识别信息、位置信息和船岸间的测距信息播发给主协作船站。若岸站参考点数量小于2，则发送无法协作应答信号。④船船信息协作请求：主协作船站根据接收到的周围在线船站的协作确认信号，进行准协作船站判别。若准协作船站数量小于2，则取消主协作船站标识，返回模式判别阶段；若大于等于2，则存储准协作船站提供的船岸协作信息，测量主协作船站与准协作船站间的距离，并向准协作船站发送船船信息协作请求。⑤船船信息协作确认：准协作船站将收到的主协作船站发来的其他准协作船站的识别信息，与自身的周围在线船站识别信息比较，找出其中共同的准协作船站，并将相应的准协作船站的识别信息、船船间的测距信息发给主协作船站。若不存在共同的准协作船站，则发送无法协作应答信号。⑥协作信息存储状态：主协作船站根据接收到的船船信息协作确认，对从协作船站进行判别。若存在从协作船站，则存储船岸、船船协作信息，为构建自组织协作定位方程准备数据。若不存在从协作船站，则取消主协作船站标识，返回模式判别阶段。4)定位方程解算主协作船站以自组织协作定位解算的数学模型为依据，根据存储的船岸、船船协作信息，构建自组织协作定位矩阵方程，解算协作船站组内所有协作船站的位置。5)定位信息共享主协作船站将解算得到的协作船站的位置信息共享给从协作船站，完成协作船站组内所有协作船站的定位。重复上述过程，不断更新船岸、船船协作信息，实现协作船站组内所有协作船站的动态定位。所述船舶自组织协作定位解算的数学模型如下：协作船站与岸站间的定位方程为： R i k ‾ = ( X k - x i ) 2 + ( Y k - y i ) 2 + ΔT i - - - ( 1 ) ]]>其中，(Xk,Yk)为岸站k的坐标，(xi,yi)为协作船站i的坐标，ΔTi为由于协作船站i的钟差引入的距离偏差。对上述方程进行线性化处理，利用泰勒级数展开，保留一阶项，得 R i k ‾ - F k ( 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，其特征在于，该自组织协作定位方法包括以下步骤：1)定位模式判别船站监听AIS岸站信号，若仅检测到两个AIS岸站信号，且不存在其他的辅助定位信息，则进入自组织协作定位模式；2)信息数据准备船站接收AIS岸站的位置信息并进行测距，存储岸站的识别信息、位置信息和船岸间的测距信息，与此同时，船站接收周围船站的信息，识别周围在线船站；3)自组织协作自组织协作包括协作启动、船岸信息协作请求、船岸信息协作确认、船船信息协作请求、船船信息协作确认、协作信息存储六个步骤；4)定位方程解算主协作船站以自组织协作定位解算的数学模型为依据，根据存储的船岸、船船协作信息，构建自组织协作定位矩阵方程，解算协作船站组内所有协作船站的位置；5)定位信息共享主协作船站将解算得到的协作船站的位置信息共享给从协作船站，完成协作船站组内所有协作船站的定位；重复上述过程，不断更新船岸、船船协作信息，实现协作船站组内所有协作船站的动态定位。
【技术特征摘要】
1.一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，其特征在于，该自组织协作定位方法包括以下步骤：1)定位模式判别船站监听AIS岸站信号，若仅检测到两个AIS岸站信号，且不存在其他的辅助定位信息，则进入自组织协作定位模式；2)信息数据准备船站接收AIS岸站的位置信息并进行测距，存储岸站的识别信息、位置信息和船岸间的测距信息，与此同时，船站接收周围船站的信息，识别周围在线船站；3)自组织协作自组织协作包括协作启动、船岸信息协作请求、船岸信息协作确认、船船信息协作请求、船船信息协作确认、协作信息存储六个步骤；4)定位方程解算主协作船站以自组织协作定位解算的数学模型为依据，根据存储的船岸、船船协作信息，构建自组织协作定位矩阵方程，解算协作船站组内所有协作船站的位置；5)定位信息共享主协作船站将解算得到的协作船站的位置信息共享给从协作船站，完成协作船站组内所有协作船站的定位；重复上述过程，不断更新船岸、船船协作信息，实现协作船站组内所有协作船站的动态定位。2.根据权利要求1所述的一种两个AIS参考点的船舶自组织协作定位方法，其特征在于，所述的自组织协作六个步骤为：①协作启动：若船站识别的周围在线船站数量大于等于2，则将自身船站状态标记为主协作船站，启动协作状态，若周围在线船舶数量小于2，则返回模式判别阶段；②...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜毅，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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