一種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于船舶無線定位領(lǐng)域，具體涉及一種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，廣泛使用的船舶自動(dòng)定位系統(tǒng)工作在VHF頻段，一般情況下，其作用距離只 有20至30海里，并且完全依賴于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，但衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，一旦 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障或遭到破壞，目前使用船舶自動(dòng)識別系統(tǒng)將無法正常工作，給船舶 航行造成巨大的安全隱患。因此，國際航海組織成員國一致認(rèn)為：為了保證航行安全，未來 船舶必須強(qiáng)制配備天基和陸基雙備份定位導(dǎo)航系統(tǒng)。為了滿足國際當(dāng)前船舶定位導(dǎo)航雙備 份系統(tǒng)需求，研宄一種新的船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)，既有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，又能滿足國 際航海組織成員國提出的天基和陸基雙備份的要求，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià) 值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種利用現(xiàn)有的岸基地波雷達(dá)網(wǎng)進(jìn)行船舶遠(yuǎn)程無線自主定 位的新技術(shù)方案，利用現(xiàn)有岸基地波雷達(dá)信號測量船舶到不同雷達(dá)站的距離，并根據(jù)測得 的距離和岸基地波雷達(dá)站的精確位置進(jìn)行船舶岸基自主定位。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)，包括三個(gè)以上岸基地波 雷達(dá)站和設(shè)置在每個(gè)待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達(dá)站共用或 分別配置一個(gè)同步原子時(shí)鐘，各岸基地波雷達(dá)站發(fā)射相互正交的雷達(dá)信號；每個(gè)待定位船 舶上的船載自主無線定位終端包括以下模塊，
[0005] 雷達(dá)信號接收模塊，用于搜索識別岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號；
[0006] 定位條件判斷模塊，判斷搜索所得各岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號，如果滿足 定位使用條件的岸基地波雷達(dá)站超過3個(gè)，則命令距離測量模塊工作，否則命令雷達(dá)信號 接收模塊重新搜索岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號；所述定位使用條件為信噪比超過預(yù)設(shè) 閾值；
[0007] 距離測量模塊，用于測量各個(gè)用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達(dá)站到待定位 船舶的距離，如果有達(dá)到3個(gè)岸基地波雷達(dá)站測量成功，則輸出到定位輸出模塊，否則命令 雷達(dá)信號接收模塊重新搜索岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號；
[0008] 測量任一岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶的距離，實(shí)現(xiàn)方式如下，
[0009] 對岸基地波雷達(dá)參考站的到達(dá)信號進(jìn)行捕獲，測量出到達(dá)信號&(〇的幅度 本延遲f和相位4 ,相應(yīng)公式如下，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)，其特征在于：包括三個(gè)以上岸基地波雷達(dá)站和設(shè) 置在每個(gè)待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達(dá)站共用或分別配置一 個(gè)同步原子時(shí)鐘，各岸基地波雷達(dá)站發(fā)射相互正交的雷達(dá)信號；每個(gè)待定位船舶上的船載 自主無線定位終端包括以下模塊， 雷達(dá)信號接收模塊，用于搜索識別岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號； 定位條件判斷模塊，判斷搜索所得各岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號，如果滿足定位 使用條件的岸基地波雷達(dá)站超過3個(gè)，則命令距離測量模塊工作，否則命令雷達(dá)信號接收 模塊重新搜索岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號；所述定位使用條件為信噪比超過預(yù)設(shè)閾 值； 距離測量模塊，用于測量各個(gè)用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶 的距離，如果有達(dá)到3個(gè)岸基地波雷達(dá)站測量成功，則輸出到定位輸出模塊，否則命令雷達(dá) 信號接收模塊重新搜索岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號； 測量任一岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶的距離，實(shí)現(xiàn)方式如下， 對岸基地波雷達(dá)參考站的到達(dá)信號4(0進(jìn)行捕獲，測量出到達(dá)信號4(0的幅度4、延 遲#和相位j，相應(yīng)公式如下，
式中，f為岸基地波雷達(dá)發(fā)射信號載波頻率，t表示時(shí)間，pi為第i個(gè)岸基地波雷達(dá)站 到待定位船舶的距離，i的取值為1，2, 3; 定位輸出模塊，利用距離測量模塊所得測量所得距離Pi進(jìn)行定位計(jì)算并輸出船舶位 置定位結(jié)果。
2. -種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位方法，其特征在于：基于三個(gè)以上岸基地波雷達(dá)站對每 個(gè)待定位船舶進(jìn)行自主定位，所有岸基地波雷達(dá)站共用或分別配置一個(gè)同步原子時(shí)鐘，各 岸基地波雷達(dá)站發(fā)射相互正交的雷達(dá)信號；對每個(gè)待定位船舶執(zhí)行以下步驟， 步驟1，搜索識別岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號； 步驟2,判斷搜索所得各岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號，如果滿足定位使用條件的岸 基地波雷達(dá)站超過3個(gè)，則進(jìn)入步驟3,否則返回步驟1重新搜索岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷 達(dá)信號；所述定位使用條件為信噪比超過預(yù)設(shè)閾值； 步驟3,測量各個(gè)用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶的距離，如果 有達(dá)到3個(gè)岸基地波雷達(dá)站測量成功，則執(zhí)行步驟4,否則返回步驟1重新搜索岸基地波雷 達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號； 測量任一岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶的距離，實(shí)現(xiàn)方式如下， 對岸基地波雷達(dá)參考站的到達(dá)信號i的進(jìn)行捕獲，測量出到達(dá)信號的幅度A、延 遲0和相位4，相應(yīng)公式如下， (/) =A. (I )p：[t -??,. (/)] cos[2^- /? +tji(/)] 式中，f為岸基地波雷達(dá)發(fā)射信號載波頻率，t表示時(shí)間，Pi為第i個(gè)岸基地波雷達(dá)站 到待定位船舶的距離，i的取值為1，2, 3;
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船舶遠(yuǎn)程無線自主定位系統(tǒng)及方法，包括三個(gè)以上岸基地波雷達(dá)站和設(shè)置在每個(gè)待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達(dá)站共用或分別配置一個(gè)同步原子時(shí)鐘；每個(gè)待定位船舶上的船載自主無線定位終端搜索識別岸基地波雷達(dá)站發(fā)出的雷達(dá)信號，如果滿足定位使用條件則測量各個(gè)用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達(dá)站到待定位船舶的距離，測量成功后進(jìn)行定位計(jì)算并輸出船舶位置定位結(jié)果。本發(fā)明的優(yōu)勢在于：船舶可共用岸基地波雷達(dá)信號進(jìn)行定位，與廣泛使用船舶自動(dòng)識別系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)定位距離更遠(yuǎn)，而且無需依賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，滿足國際航海組織提出的天基和陸基雙備份定位需求。
【IPC分類】G01S5-16, G01S5-10
【公開號】CN104614708
【申請?zhí)枴緾N201510081075
【發(fā)明人】高火濤, 高可至
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月13日