智能航標(biāo)燈系統(tǒng)及其GPS定位算法研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)與現(xiàn)代科技的并行高速發(fā)展和繁榮，中國與其他國家的貿(mào)易往來逐漸增多，國內(nèi)外的航運(yùn)運(yùn)輸也愈加昌盛，繼而對江海航運(yùn)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。作為基本助航設(shè)施--航標(biāo)，起到了指明航向、精確定位、提醒報警等重要功能，其管理模式直接影響航道運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量。傳統(tǒng)的航標(biāo)管理主要依靠例行的船舶定期檢查，花費(fèi)高，實(shí)時性差，缺乏明確維護(hù)目的，并且給周邊過往船只帶來安全隱患。
　　為了適應(yīng)日益繁忙的水路運(yùn)輸要求，航道管理部門急需一個性能高

2、效且安全可靠的航道管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)航標(biāo)維護(hù)和管理的現(xiàn)代化、智能化、自動化。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及GPS技術(shù)的飛速發(fā)展，采用現(xiàn)代化管理手段的數(shù)字化航標(biāo)應(yīng)運(yùn)而生。定位精度的提高成為制約數(shù)字化航標(biāo)在江河上廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵性因素，本文介紹了數(shù)字化航標(biāo)的研究現(xiàn)狀，分析了航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的功能需求、定位方式、通信方式，提出了一套高精度航標(biāo)遙測系統(tǒng)設(shè)計方案，構(gòu)建了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并討論了系統(tǒng)關(guān)鍵元器件的選型。之后進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計，采用ARM嵌入式系

3、統(tǒng)作為硬件平臺，GPS模塊作為定位模塊，GSM模塊作為無線通信模塊實(shí)現(xiàn)航標(biāo)的數(shù)字化管理。
　　針對數(shù)字化航標(biāo)高精度定位要求，本文隨后分析了GPS定位誤差的來源和特征，研究了提高GPS定位精度的方法以及航標(biāo)偏移距離的識別方案，并采用該方案對航標(biāo)的偏移距離進(jìn)行測試。從以上的分析中本文決定運(yùn)用卡爾曼濾波研究航標(biāo)燈的精確定位問題，根據(jù)所研究對象即浮標(biāo)的設(shè)置和偏移狀況，得出偏移距離算數(shù)計算公式，據(jù)此有了一個基本仿真模型，狀態(tài)模型和測量模型也