基于电子海图的北斗海上导航系统的研究与实现

发布时间：2020-11-18 12:10

　　 随着海洋经济的高速发展,海上航行的船舶越来越多,利用先进技术手段进行船舶导航管理已经成为船舶导航发展的趋势。电子海图显示与信息系统集信息显示、导航管理等功能于一身,已经发展成为重要的航海工具。通过北斗卫星导航系统,电子海图不仅可以显示海上静态环境信息,还可以将船舶实时位置、航行速度、航行方向等动态信息显示在屏幕上。船舶驾驶员可以根据海图上的信息做出正确的判断,保障航行安全,提高航行的效率。本文在研究北斗卫星导航系统和电子海图相关理论的基础上,设计了以电子海图为核心的北斗海上导航系统。该系统具备电子海图的基本功能,包括海图缩放显示、颜色方案、语言选择等。进一步,通过北斗卫星导航系统,该系统可实现海上船舶实时定位、航线设计等功能。论文首先研究了北斗卫星导航系统及其接收机的工作原理,并在充分分析S-57数字式海道测量数据传输标准和S-52电子海图显示规范的基础上,使用内存映射技术进行海图数据的读取。然后,通过遍历点线面数据链表,实现电子海图显示和基本的海图功能。接着,设计以UM220-III N模块为核心的北斗接收机硬件电路,并编写串口通信程序和数据解析程序,获取和解析北斗定位与导航数据,实现海上船舶的实时定位。最后研究基于航路点的航线设计方法,并在电子海图上实现航线设计、航线管理、导航参数计算等导航功能。通过该导航系统,船舶驾驶员可以在航行过程中快速地获取船舶的实时位置,及时躲避危险海域。同时根据实际需要,船舶驾驶员可以在电子海图上进行航线设计、航线管理、计算导航参数等操作。当船舶出现偏离计划航线时,驾驶员可以根据系统的偏航提示及时地做出航行方向纠正,从而保障了航行安全。该系统充分利用电子海图和北斗卫星导航系统的特点,简化了船舶驾驶员的操作,有效地提高了船舶的导航效率。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TN967.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电子海图研究现状
        1.2.2 卫星导航系统研究现状
    1.3 论文的主要工作与内容安排
第2章 相关技术理论基础
    2.1 北斗卫星导航系统
        2.1.1 北斗卫星导航系统的发展
        2.1.2 系统组成
        2.1.3 北斗定位原理
    2.2 北斗导航接收机
        2.2.1 接收机原理
        2.2.2 接收机芯片模块
    2.3 电子海图理论知识
        2.3.1 S-57数据传输标准
        2.3.2 S-52显示内容与规范研究
    2.4 本章小结
第3章 电子海图平台的设计和实现
    3.1 系统总体结构设计
    3.2 坐标转换
        3.2.1 墨卡托投影变换
        3.2.2 墨卡托投影反变换
        3.2.3 平面坐标到屏幕坐标转换
    3.3 海图的数据处理及显示过程
        3.3.1 内存映射技术
        3.3.2 海图显示流程
    3.4 海图功能的实现
        3.4.1 电子海图的显示
        3.4.2 显示模式
        3.4.3 语言选择
        3.4.4 漫游显示
        3.4.5 缩放显示
    3.5 本章小结
第4章 定位模块的设计与实现
    4.1 接收机的硬件设计
        4.1.1 UM220-III N芯片模块
        4.1.2 硬件电路分析与设计
    4.2 数据解析的软件设计
        4.2.1 北斗数据格式分析
        4.2.2 数据获取
        4.2.3 导航信息提取
        4.2.4 船舶定位功能的实现
    4.3 本章小结
第5章 航线设计与导航管理
    5.1 航线概述
        5.1.1 航线种类
        5.1.2 航线的选取标准
    5.2 航线设计
        5.2.1 航路点导航
        5.2.2 建立可航行线
        5.2.3 航线设计的海图实现
    5.3 导航管理
        5.3.1 航线管理模块
        5.3.2 导航参数计算模块
        5.3.3 偏航管理模块
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

【参考文献】

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1 沈毅强;;电子海图(ECDIS)的应用与发展[J];航海;2015年06期

2 张振华;王远斌;叶玲;;基于S-57标准的电子海图的设计与实现[J];舰船电子工程;2015年02期

3 周玲;;北斗卫星导航系统的船舶监控应用及展望[J];中国水运(下半月);2014年07期

4 唐旭;何秀凤;;北斗卫星导航系统高精度相对定位性能分析[J];导航定位学报;2013年03期

5 韩超;陈丽;杜黎明;甄卫民;王小妮;;走向应用的北斗——回顾第三届中国卫星导航学术年会[J];全球定位系统;2013年02期

6 郑晶茹;郑萍;冯林刚;;北斗卫星导航系统及其应用[J];西部资源;2012年06期

7 纪龙蛰;单庆晓;;GNSS全球卫星导航系统发展概况及最新进展[J];全球定位系统;2012年05期

8 高星伟;过静珺;程鹏飞;陆明泉;丁志刚;秘金钟;成英燕;敖翔;祝会忠;;基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J];测绘学报;2012年05期

9 ;“北斗”卫星导航系统发展报告[J];国际太空;2012年04期

10 雒喜平;向才炳;边少锋;;GLONASS进展及定位性能研究[J];测绘通报;2012年01期

本文编号：2888703