基于AIS系统的自主定位算法研究与实现

发布时间：2017-09-01 07:34

  本文关键词：基于AIS系统的自主定位算法研究与实现

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【摘要】：AIS(Automatic Identification System)系统是一种数字助航系统,有助于防止撞船事件,是海上交通管制的无线电导航装置。AIS系统配合全球定位系统GPS(Global Position System),获取船舶静态和动态数据报告,通过甚高频VHF频道向附近水域船舶及岸台广播,使邻近船舶和岸台能够立即掌握附近海面所有船舶动静态资讯,并能及时互相通信协调,采取必要避让行动,对船舶安全有很大帮助。本课题研究利用AIS岸站进行自主定位,作为对卫星导航系统GNSS的补充,以提高沿海船舶导航的可靠性和船舶航行的完全性。本课题的主要研究内容是基于AIS系统的自主定位算法与实现。本课题利用模块化技术架构设计思想,分析AIS系统对二维定位的需求,从投影定位和直接定位两个方面对定位算法进行详细设计与开发。本课题根据系统对定位的精度需求,分别采用测距TOA(Time of Arrival)定位算法和测距差TDOA(Time Difference of Arrival)定位算法；为提高系统可用性,采用墨卡托投影和高斯投影；为验证算法稳定性,在VC++6.0开发环境下搭建软件平测试环境；在Keil集成开发环境下,搭建基于LPC2378芯片的ARM7硬件平台系统测试环境,对定位系统及其算法进行性能测试,证明了该系统的有效性和稳定性。本课题的研究内容是大连海事大学导航研究所所承担的国家支撑计划项目“高可用新体制AIS船舶自主导航系统”(2012BAH36B01)的一部分。
【关键词】：AIS 墨卡托投影 高斯投影 TOA算法 TDOA算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景与意义9-10
• 1.2 定位算法发展现状10-11
• 1.3 论文结构安排11-13
• 第2章 基于AIS系统的自主定位算法基本原理13-17
• 2.1 测距TOA算法基本原理13-14
• 2.2 测距差TDOA算法基本原理14-15
• 2.3 TOA算法与TDOA算法区别15-17
• 第3章 基于AIS系统的自主定位解算方法和分析17-45
• 3.1 投影定位解算17-31
• 3.1.1 墨卡托投影17-21
• 3.1.2 高斯投影21-23
• 3.1.3 墨卡托投影与高斯投影的区别23-24
• 3.1.4 投影定位解算下的TOA算法与TDOA算法24-31
• 3.2 直接定位解算31-38
• 3.2.1 大地测量31-35
• 3.2.2 位置线35-37
• 3.2.3 直接定位解算方式下的TOA算法与TDOA算法37-38
• 3.3 投影定位与直接定位解算方式区别38-39
• 3.4 定位误差的方差分析39-42
• 3.5 几何精度因子42-45
• 第4章 基于AIS系统的自主定位算法设计与实现45-57
• 4.1 系统总体设计45-47
• 4.1.1 系统总体设计框架45-46
• 4.1.2 系统总体软件设计框图46-47
• 4.2 基于ARM的AIS系统的自主定位算法实现47-57
• 4.2.1 主控模块实现47-48
• 4.2.2 串口模块实现48-49
• 4.2.3 缓存模块实现49-50
• 4.2.4 解析封装模块实现50-52
• 4.2.5 定位算法模块实现52-57
• 第5章 系统开发平台运行成果57-63
• 5.1 墨卡托投影与高斯投影实现结果与分析57-59
• 5.2 TOA算法与TDOA算法实现结果与分析59-60
• 5.3 硬件实现结果与分析60-63
• 第6章 结论63-64
• 参考文献64-66
• 附录 英文缩写词、全写和英汉术语对照表66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王莉;;卫星导航系统定位精度估计[J];国防科技大学学报;2008年01期

2 刘少辉,盛秋戬,吴斌,史忠植,胡斐;Rough集高效算法的研究[J];计算机学报;2003年05期

3 刘国锦;周波;殷奎喜;时斌;朱晓舒;;GPS导航定位误差分析及处理[J];南京师范大学学报(工程技术版);2008年03期

4 刘丽波;;GPS时间服务器在广电系统中的应用[J];科技信息;2012年26期

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6 张炳琪;刘峰;李健;陈禾;;北斗导航系统电文播发方式研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年04期

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本文编号：770780