船载位姿测量系统及方法技术方案

本发明专利技术通过提供的一种船载位姿测量系统及方法，所述系统包括激光发射模块、GSSS主天线模块、GSSS辅天线模块、双天线定位模块、惯导模块、控制模块以及通信模块；GSSS主天线模块和GSSS辅天线模块分别采集GNSS卫星的射频信号；双天线定位模块通信模块发送的差分信号以及射频信号确定第一伪航向角和位置参数，并将第一伪航向角和位置参数发送至控制模块，控制模块根据第一伪航向角以及惯导模块发送的第二伪航向角确定航向角，并将位置参数、航向角、横滚角以及俯仰角作为船舶的位姿测量参数。本发明专利技术通过基线激光校准方法增加了基线有效长度，提高了测量船舶的位姿测量参数的精确度。

【技术实现步骤摘要】
船载位姿测量系统及方法
本专利技术涉及卫星导航领域，尤其涉及一种船载位姿测量系统及方法。
技术介绍
港口物流、矿井矿山等工业生产领域，工作人员需要确定货轮、工程机械的定位定姿，港口散货装船技术的对于船舶及装料设备的实时精度、位姿测量精度的要求较高。目前常用的位姿态测量方法为基于全球导航卫星系统(GNSS，GlobalNavigationSatelliteSystem)的卫星定向技术测量船舶和装料设备的位姿。具体的，根据卫星载波相位信号差分测量原理，通过两个卫星天线，确定空间两点所成几何矢量在给定坐标系下的指向，推算出真北方位，实现了快速测量船舶和装料设备的位姿的目的。然而，由于卫星定向精度与卫星天线之间的基线长度成正比，基线长度受限于实际应用场景的制约，导致基于GNSS卫星定向技术测量船舶和装料设备的位姿精确地度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船载位姿测量系统及方法，通过基线激光校准方法增加了基线有效长度，提高了测量船舶的位姿测量参数的精确度。第一方面，本专利技术提供一种船载位姿测量系统，包括：激光发射模块、GSSS主天线模块、GSSS辅天线模块、双天线定位模块、惯导模块、控制模块以及通信模块，其中所述通信模块、所述GSSS主天线模块以及所述GSSS辅天线模块分别与所述双天线定位模块连接，所述惯导模块以及所述双天线定位模块分别与所述控制模块连接；所述激光发射模块，用于发射直线激光，所述直线激光与船舶的中轴线平行；所述GSSS主天线模块的相位中心点与所述GSSS辅天线模块的相位中心点连线与所述直线激光平行，所述GSSS主天线模块和所述GSSS辅天线模块分别用于采集GNSS卫星的射频信号，并分别将所述射频信号发送至所述双天线定位模块；所述双天线定位模块，用于接收所述通信模块发送的差分信号，根据所述差分信号、所述射频信号确定第一伪航向角和位置参数，并将所述第一伪航向角和所述位置参数发送至所述控制模块；所述惯导模块，用于获得第二伪航向角、横滚角和俯仰角，并将所述第二伪航向角、所述横滚角以及所述俯仰角发送至控制模块；所述控制模块，用于根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角确定航向角，并将所述位置参数、所述航向角、所述横滚角以及所述俯仰角作为所述船舶的位姿测量参数。在一种可能的设计中，所述控制模块具体用于：根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角利用融合算法以及调度策略确定所述船舶的航向角。在一种可能的设计中，所述控制模块还与所述通信模块连接；相应地，所述控制模块还用于：将所述船舶的位姿测量参数发送至业务平台，以使管理人员根据所述船舶的位姿测量参数对所述船舶的位置进行调整。在一种可能的设计中，所激光发射模块为平面激光发射器，所述平面激光发射器通过鲍威尔棱镜折射的平面激光发射直线激光。在一种可能的设计中，所述惯导模块为微惯性传感器模块。在一种可能的设计中，所述GSSS主天线模块的相位中心点与所述GSSS辅天线模块的相位中心点连线的距离大于预设距离。在一种可能的设计中，所述控制模块包括嵌入式系统和硬件电路。在一种可能的设计中，所述系统还包括电源模块，所述电源模块分别与所述激光发射模块、所述GSSS主天线模块、所述GSSS辅天线模块、所述双天线定位模块、所述惯导模块、所述控制模块以及所述通信模块电连接；所述电源模块，用于分别为所述激光发射模块、所述GSSS主天线模块、所述GSSS辅天线模块、所述双天线定位模块、所述惯导模块、所述控制模块以及所述通信模块提供电源。第二方面，本专利技术实施例提供一种船载位姿测量方法，应用于第一方面任一项所述的船载位姿测量系统，所述激光发射模块发射的直线激光与船舶的中轴线平行，且所述GSSS主天线模块的相位中心点与所述GSSS辅天线模块的相位中心点连线与所述直线激光平行，所述方法包括：所述GSSS主天线模块和所述GSSS辅天线模块分别采集GNSS卫星的射频信号，并分别将所述射频信号发送至所述双天线定位模块；所述双天线定位模块接收所述通信模块发送的差分信号，根据所述差分信号、所述射频信号确定第一伪航向角和位置参数，并将所述第一伪航向角和所述位置参数发送至所述控制模块；所述惯导模块获得第二伪航向角、横滚角和俯仰角，并将所述第二伪航向角、所述横滚角以及所述俯仰角发送至控制模块；所述控制模块根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角确定航向角，并将所述位置参数、所述航向角、所述横滚角以及所述俯仰角作为所述船舶的位姿测量参数。在一种可能的实现方式中，所述控制模块根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角确定航向角，包括：控制模块根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角利用融合算法以及调度策略确定所述船舶的航向角。本专利技术实施例提供的一种船载位姿测量系统及方法，通过设置船载位姿测量系统中GSSS主天线模块和GSSS辅天线模块分别采集GNSS卫星的射频信号，并分别将射频信号发送至双天线定位模块；设置双天线定位模块接收通信模块发送的差分信号，根据差分信号以及射频信号确定伪航向角和位置参数，并将伪航向角和位置参数发送至控制模块；设置控制模块根据伪航向角确定船舶的位姿测量参数。本专利技术的船载位姿测量系统，利用激光校准原理，建立可调的基线，提高了测量船舶的位姿测量参数的精确度。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术实施例提供的船载位姿测量系统架构示意图一；图2为本专利技术实施例提供的船载位姿测量系统架构示意图二；图3为本专利技术实施例提供的船载位姿测量方法流程图。附图标记说明：101：激光发射模块；102：GSSS主天线模块；103：GSSS辅天线模块；104：双天线定位模块；105：惯导模块；106：控制模块；107：通信模块；108：电源模块。具体实施方式通过上述附图，已示出本专利技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本专利技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。港口物流、矿井矿山等工业生产领域，工作人员需要确定货轮、工程机械的高精度定位定姿，特别是新型远洋船舶在港口实现操作装船机溜桶无人化装载货物时，必须依靠融合北斗差分惯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船载位姿测量系统，其特征在于，包括激光发射模块、GSSS主天线模块、GSSS辅天线模块、双天线定位模块、惯导模块、控制模块以及通信模块，其中所述通信模块、所述GSSS主天线模块以及所述GSSS辅天线模块分别与所述双天线定位模块连接，所述惯导模块以及所述双天线定位模块分别与所述控制模块连接；/n所述激光发射模块，用于发射直线激光，所述直线激光与船舶的中轴线平行；/n所述GSSS主天线模块的相位中心点与所述GSSS辅天线模块的相位中心点连线与所述直线激光平行，所述GSSS主天线模块和所述GSSS辅天线模块分别用于采集GNSS卫星的射频信号，并分别将所述射频信号发送至所述双天线定位模块；/n所述双天线定位模块，用于接收所述通信模块发送的差分信号，根据所述差分信号、所述射频信号确定第一伪航向角和位置参数，并将所述第一伪航向角和所述位置参数发送至所述控制模块；/n所述惯导模块，用于获得第二伪航向角、横滚角和俯仰角，并将所述第二伪航向角、所述横滚角以及所述俯仰角发送至控制模块；/n所述控制模块，用于根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角确定航向角，并将所述位置参数、所述航向角、所述横滚角以及所述俯仰角作为所述船舶的位姿测量参数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种船载位姿测量系统，其特征在于，包括激光发射模块、GSSS主天线模块、GSSS辅天线模块、双天线定位模块、惯导模块、控制模块以及通信模块，其中所述通信模块、所述GSSS主天线模块以及所述GSSS辅天线模块分别与所述双天线定位模块连接，所述惯导模块以及所述双天线定位模块分别与所述控制模块连接；
所述激光发射模块，用于发射直线激光，所述直线激光与船舶的中轴线平行；
所述GSSS主天线模块的相位中心点与所述GSSS辅天线模块的相位中心点连线与所述直线激光平行，所述GSSS主天线模块和所述GSSS辅天线模块分别用于采集GNSS卫星的射频信号，并分别将所述射频信号发送至所述双天线定位模块；
所述双天线定位模块，用于接收所述通信模块发送的差分信号，根据所述差分信号、所述射频信号确定第一伪航向角和位置参数，并将所述第一伪航向角和所述位置参数发送至所述控制模块；
所述惯导模块，用于获得第二伪航向角、横滚角和俯仰角，并将所述第二伪航向角、所述横滚角以及所述俯仰角发送至控制模块；
所述控制模块，用于根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角确定航向角，并将所述位置参数、所述航向角、所述横滚角以及所述俯仰角作为所述船舶的位姿测量参数。


2.根据权利要求1所述的船载位姿测量系统，其特征在于，所述控制模块具体用于：根据所述第一伪航向角以及所述第二伪航向角利用融合算法以及调度策略确定所述船舶的航向角。


3.根据权利要求1所述的船载位姿测量系统，其特征在于，所述控制模块还与所述通信模块连接；
相应地，所述控制模块还用于：
将所述船舶的位姿测量参数发送至业务平台，以使管理人员根据所述船舶的位姿测量参数对所述船舶的位置进行调整。


4.根据权利要求1所述的船载位姿测量系统，其特征在于，所激光发射模块为平面激光发射器，所述平面激光发射器通过鲍威尔棱镜折射的平面激光发射直线激光。


5.根据权利要求1所述的船载位姿测量系统，其特征在于，所述惯导模块为微惯性传感器模块。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王晓博，王题，白秀军，叶海纳，杨杉，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11