一種船舶遠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為：為了保證航行安全，未來 船舶必須強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程無線自主定位系統(tǒng)，既有廣泛的應(yīng)用價值，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)實意義和巨大的經(jīng)濟價 值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種利用現(xiàn)有的岸基地波雷達網(wǎng)進行船舶遠程無線自主定 位的新技術(shù)方案，利用現(xiàn)有岸基地波雷達信號測量船舶到不同雷達站的距離，并根據(jù)測得 的距離和岸基地波雷達站的精確位置進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程無線自主定位系統(tǒng)，包括三個以上岸基地波 雷達站和設(shè)置在每個待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達站共用或 分別配置一個同步原子時鐘，各岸基地波雷達站發(fā)射相互正交的雷達信號；每個待定位船 舶上的船載自主無線定位終端包括以下模塊，
[0005] 雷達信號接收模塊，用于搜索識別岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號；
[0006] 定位條件判斷模塊，判斷搜索所得各岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號，如果滿足 定位使用條件的岸基地波雷達站超過3個，則命令距離測量模塊工作，否則命令雷達信號 接收模塊重新搜索岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號；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，用于測量各個用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達站到待定位 船舶的距離，如果有達到3個岸基地波雷達站測量成功，則輸出到定位輸出模塊，否則命令 雷達信號接收模塊重新搜索岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號；
[0008] 測量任一岸基地波雷達站到待定位船舶的距離，實現(xiàn)方式如下，
[0009] 對岸基地波雷達參考站的到達信號進行捕獲，測量出到達信號&(〇的幅度 本延遲f和相位4 ,相應(yīng)公式如下，
【主權(quán)項】
1. 一種船舶遠程無線自主定位系統(tǒng)，其特征在于：包括三個以上岸基地波雷達站和設(shè) 置在每個待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達站共用或分別配置一 個同步原子時鐘，各岸基地波雷達站發(fā)射相互正交的雷達信號；每個待定位船舶上的船載 自主無線定位終端包括以下模塊， 雷達信號接收模塊，用于搜索識別岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號； 定位條件判斷模塊，判斷搜索所得各岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號，如果滿足定位 使用條件的岸基地波雷達站超過3個，則命令距離測量模塊工作，否則命令雷達信號接收 模塊重新搜索岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號；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，用于測量各個用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達站到待定位船舶 的距離，如果有達到3個岸基地波雷達站測量成功，則輸出到定位輸出模塊，否則命令雷達 信號接收模塊重新搜索岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號； 測量任一岸基地波雷達站到待定位船舶的距離，實現(xiàn)方式如下， 對岸基地波雷達參考站的到達信號4(0進行捕獲，測量出到達信號4(0的幅度4、延 遲#和相位j，相應(yīng)公式如下，
式中，f為岸基地波雷達發(fā)射信號載波頻率，t表示時間，pi為第i個岸基地波雷達站 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進行定位計算并輸出船舶位 置定位結(jié)果。
2. -種船舶遠程無線自主定位方法，其特征在于：基于三個以上岸基地波雷達站對每 個待定位船舶進行自主定位，所有岸基地波雷達站共用或分別配置一個同步原子時鐘，各 岸基地波雷達站發(fā)射相互正交的雷達信號；對每個待定位船舶執(zhí)行以下步驟， 步驟1，搜索識別岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號； 步驟2,判斷搜索所得各岸基地波雷達站發(fā)出的雷達信號，如果滿足定位使用條件的岸 基地波雷達站超過3個，則進入步驟3,否則返回步驟1重新搜索岸基地波雷達站發(fā)出的雷 達信號；所述定位使用條件為信噪比超過預(yù)設(shè)閾值； 步驟3,測量各個用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達站到待定位船舶的距離，如果 有達到3個岸基地波雷達站測量成功，則執(zhí)行步驟4,否則返回步驟1重新搜索岸基地波雷 達站發(fā)出的雷達信號； 測量任一岸基地波雷達站到待定位船舶的距離，實現(xiàn)方式如下， 對岸基地波雷達參考站的到達信號i的進行捕獲，測量出到達信號的幅度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為岸基地波雷達發(fā)射信號載波頻率，t表示時間，Pi為第i個岸基地波雷達站 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程無線自主定位系統(tǒng)及方法，包括三個以上岸基地波雷達站和設(shè)置在每個待定位船舶上的船載自主無線定位終端，所有岸基地波雷達站共用或分別配置一個同步原子時鐘；每個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站發(fā)出的雷達信號，如果滿足定位使用條件則測量各個用于滿足定位使用條件的岸基地波雷達站到待定位船舶的距離，測量成功后進行定位計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信號進行定位，與廣泛使用船舶自動識別系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)定位距離更遠，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