大型船舶靠泊系统的研究与设计

发布时间：2017-09-11 11:37

  本文关键词：大型船舶靠泊系统的研究与设计

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【摘要】：大型船舶靠泊系统有助于船长/引航员在引领大型船舶进出港及靠离泊作业时提高安全性和及时性。本文以唐山港进出港的大型船舶为工程实践对象,研究引航及靠离泊辅助系统在该港口的架构与功能设计,描述了在该系统应用的先进技术:RTK技术,北斗/GPS差分双模卫星定位导航技术,AIS应用技术和ECDIS综合信息显示技术等。系统通过实时的为引航员提供高精度、动态的引航与靠泊信息,为引航员在港口引航时提供辅助参考。该系统主要组成部分包括京唐港区、曹妃甸港区定位基站、靠泊仪主、从定位处理机及靠泊仪显示终端组成。定位基站主要采用RTK技术,实现高精度定位主要由参考站、移动站、通信设备三个部分来组成运作。参考站将接收的相位资料以及改正数据传送给移动站,移动站配备电台接收板卡,用来接收从参考站传来的数据,并能解算出达到厘米级的定位精度;靠泊主从定位处理机主要构成包括MCU模块、AIS接收模块、差分GNSS模块、WIFI模块、锂电池模块,其中从机的主要构成不需要AIS接收模块,主要是相关数据的采集、接收与处理传输;系统的显示终端主要接收主定位处理机的数据、AIS信息,实时动态的在ECS上显示靠离泊的集成信息。其中,系统的主从定位处理机及显示终端通过WIFI进行通信,实现数据传输。通过在唐山港的应用,验证了该系统能够真正投入到引航员的引航及靠离泊辅助作业中。通过实际测试,得到了靠泊仪设备DGPS板卡的平均定位精度为2.35m,靠泊仪主从机利用RTK技术处理得到的平均定位精度为0.19m;WIFI的最远传输有效距离为51M。满足了系统高精度定位和无线数据传输距离方面的需求。
【关键词】：大型船舶 引航 靠泊 RTK WIFI
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 主要符号表9-10
• 第1章 综述10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 岸基辅助引航及靠泊系统研究现状12-13
• 1.2.2 船基辅助引航及靠泊系统研究现状13-14
• 1.3 研究目标与主要工作14-16
• 1.4 下一步研究方向16-18
• 第2章 系统实现的关键技术与算法分析18-27
• 2.1 靠离泊算法分析18-21
• 2.1.1 建立靠泊仪算法模型坐标系18
• 2.1.2 船首、船尾相对码头距离与速度计算18-21
• 2.1.3 船首向与船舶转向率计算21
• 2.2 GNSS卫星定位技术21-23
• 2.3 RTK定位技术23-24
• 2.3.1 RTK工作原理23-24
• 2.3.2 RTK架构24
• 2.4 AIS应用技术24-25
• 2.5 Wi-Fi无线传输技术25-26
• 2.6 ECDIS应用技术26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 唐山港引航及靠离泊辅助系统硬件架构设计27-35
• 3.1 系统基本架构组成概述27-29
• 3.1.1 硬件组成架构27-28
• 3.1.2 系统整体数据传输架构设计28-29
• 3.2 主从定位处理机整体设计29-31
• 3.2.1 主定位处理机设计29-31
• 3.2.2 从定位处理机设计31
• 3.3 RTK基站建设31-34
• 3.3.1 原理概述31-32
• 3.3.2 RTK基准站接线设计32-33
• 3.3.3 唐山港RTK基站建设方案33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 唐山港引航及靠离泊辅助系统软件设计35-46
• 4.1 软件系统开发环境35
• 4.2 软件系统构成35-42
• 4.3 系统实现功能设计42-44
• 4.4 唐山港整体靠离泊系统架构设计44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 系统应用结果分析46-55
• 5.1 靠泊应用实例分析46-49
• 5.1.1 准备与设置47-48
• 5.1.2 结果分析48-49
• 5.2 靠泊设备精度测试49-52
• 5.2.1 实验目的与方法49-50
• 5.2.2 实验工具50
• 5.2.3 实验场地与实验步骤50-51
• 5.2.4 实验结果分析51-52
• 5.3 WiFi信号强度测试52-55
• 5.3.1 实验目的与方法52-53
• 5.3.2 实验工具53
• 5.3.3 实验场地与实验步骤53
• 5.3.4 实验结果53-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-59
• 在学期间发表的学术论文59

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本文编号：830543