固定式船舶動態精確測量系統的製作方法
2023-07-31 17:07:16
專利名稱：固定式船舶動態精確測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種船舶測量系統，特別是涉及一種固定式船舶動態精確測量系統。屬於船舶動態測量領域。
背景技術：
船舶在大海中航行，氣候、海況變化莫測，為了安全航行，確保船舶到達目的地，必須藉助於各種現代化航海技術，其中的一種技術就是船舶定位的技術。歷史上，船舶定位技術經歷了通過觀測陸地上的物標和天體來定位的過程；後來隨著無線電技術的發展，誕生了無線電定位系統。目前，現代化大型船舶普遍使用更先進的衛星定位系統，其原理是，在地球外層空間設置一些衛星，監測衛星與觀測者之間無線電信號的傳播時間，從而計算出船舶到各衛星間的距離。人們利用立體幾何知識，根據空間某點到3個已知點的距離，即可確定該點位置，由此測得船位。目前，使用最為廣泛的衛星定位系統是美國的GPS系統。衛星定位系統定位準確、連續，不受天氣影響，自動化程度高，操作簡單，在任何時候，只要按一下按鈕，船舶的經緯度就顯示出來，且能不斷自動更新。
因GPS定位系統應用的廣泛及重要性、及美國政府對此系統的壟斷地位，民用接收設備只能接收加入擾碼的衛星定位信號，加上系統的固有誤差，GPS用戶的定位精度約在十幾米甚至百米以內，只能滿足一般的航行需要，但不能滿足工程上較精度的定位需求，因此產生了衛星性能地面增強站臺系統，即SBAS(Satellite Based Augmentation System)。我國交通部海監局在我國沿海從南到北沿海岸線建立了20個信標臺站(相當於差分系統的基準站)，這些信標站24小時發送RTCM差分校正信息，不收取任何費用，在內陸300km和海上是500km以內均是的覆蓋範圍。不論是國外或國內的增強系統，其基本原理都是採用確定坐標的地面站信標差分技術對用戶接收機獲取的GPS信號進行修正，使用戶的定位精度達到米級甚至亞米以內的水平。如何利用這些最先進的技術，來使船舶的定位更為精確，以保證海上航行的安全性和經濟性，是我們需要進一步研究的課題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能獲取亞米級精度船舶定位信息，並可同步顯示船舶其它相關動態信息的固定式船舶動態精確測量系統。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現。
固定式船舶動態精確測量系統，它包括GPS衛星定位接收機、主顯示器、至少一臺分顯示器、信息處理器、操作鍵盤、交/直流變換器，所述的交/直流變換器的電源端與直流電源、交流電源連接，其電輸出端分別與GPS衛星定位接收機、主顯示器、信息處理器的電輸入端連接，所述的信息處理器上設有各路信號的通訊接口，所述主顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信息處理器上與之對應的通訊接口連接，分顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信息處理器上與之對應的通訊接口連接，所述的信息處理器上設有專用數據及通訊單元。
所述的GPS衛星定位接收機為兩套各具天線的DGPS衛星定位接收機。
所述的DGPS衛星定位接收機為擁有56個獨立並行信號通道的雙頻設備。
所述的DGPS衛星定位接收機包括天線和信號接收器，其中的天線分為一號天線和二號天線，信號接收器分為一號信號接收器和二號信號接收器，交/直流變換器分為一號交/直流變換器和二號交/直流變換器，所述的一、二號交/直流變換器的電源輸入端與、分別與直流電源、交流電源連接，其中一號交/直流變換器的電輸出端分別與一號信號接收器、主顯示器、信息處理器連接，所述的一號天線的信號輸出端與一號信號接收器的信號輸入端連接，一號信號接收器的信號輸出端通過通訊電纜與信息處理器上與之對應的通訊接口連接，由於二號天線距主機距離大於100米，因此需要增設一臺信號放大器，所述的二號交/直流變換器的電輸出端分別與信號放大器和二號信號接收器連接，信號放大器的信號輸入端與二號天線的信號輸出端聯接，信號放大器的信號輸出端通過通訊電纜與信息處理器上與之對應的通訊接口連接。
所述的一號天線固定在駕駛甲板頂上近中線處，主顯示器、信號處理器、一號信號接收器、一號交/直流變換器安裝在船舶駕駛甲板內的的儀器櫃中，分顯示器分別安裝在相關的控制臺站處(如若配三臺分顯示器可分別安裝在駕控臺、左翼工作站、右翼工作站)，二號信號接收器、二號交/直流變換器、信號放大器安裝在船艏或艉部儘量遠離一號天線的近船體中線處。
所述的專用數據處理及通訊單元在測量過程中執行以下步驟
(1)檢測安裝目錄下是否有文件data.txt，如果無，則在安裝目錄下創建data.txt文件，並寫入摸擬數據；(2)讀取data.txt文件到內存中，並將最後一秒的數據顯示在界面上；(3)每隔設定的時間間隔檢測是否各串口都有發來數據，如果沒有，則在界面指定位置出現錯誤提示；(4)每隔用戶指定的秒數將數據保存到內存；(5)用戶需要進行手動操作時，進入窗口一菜單操作模塊，在些菜單模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源等；(6)用戶需要直觀地讀取定向數據和船舶其它相關實時動態信息時，進入窗口二操作模塊，該窗口二操作模塊分為窗口二菜單操作模塊和窗口二圖標操作模塊，窗口二菜單操作模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源、擴大、縮小、移動視區，窗口二圖標操作模塊中，用戶可進行日夜亮度選擇、外部儀器選擇、舊船位選擇、移動圖標選擇、網格圖標選擇。
在上述步驟(3)中，所述的設定的時間間隔為兩秒。
在上述步驟(4)中，每隔用戶指定的秒數將數據保存到內存，繼而保存到外存中。
在上述步驟(4)中，必須保證至少有一個外部儀器工作正常。
在上述步驟(6)中，所述的外部儀器選擇至少包括電羅經選擇和計程儀選擇。
所述的步驟(3)、(4)、(5)、(6)為並行的步驟。
本發明的優點是(1)採用精確的雙套各具天線的DGPS衛星定位組合系統，能獲取亞米級精度的船舶定位信息；(2)通過自主開發的專用數據處理及通訊單元，可同步顯示定向數據和船舶其它相關實時動態信息，如精確定位、艏向、徊轉率、船艏、船體、船艉對地或水的縱向或橫移速率、船舶的橫搖與縱傾角、指定時間段與間隔時長的航跡記錄圖等功能，具有數據保存、圖形列印、回放等功能，並可根據預設航路及船舶動態採樣數據情況計算並顯示航向修正的提示信息並預測抵達時間，為航路控制提供直觀數據，還可通過船舶衛星C站/F站將實時數據傳送至岸上管理單位，進一步保證了海上航行安全性和經濟性。
圖1是固定式船舶動態精確測量系統示意圖；圖2是專用數據處理及通訊單元在測量過程中的邏輯框圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。
如圖1所示，固定式船舶動態精確測量系統，它包括兩套各具天線的DGPS衛星定位接收機1、2、主顯示器1、三臺分顯示器31、32、33、信息處理器4、操作鍵盤、交/直流變換器；所述的信息處理器4上設有各路信號的通訊接口，所述的DGPS衛星定位接收機中為擁有56個獨立並行信號通道的雙頻設備，包括天線和信號接收器，其中的天線分為一號天線11和二號天線22，信號接收器分為一號信號接收器13、和二號信號接收器14，所述的交/直流變換器分為一號交/直流變換器5和二號交/直流變換器6，所述的一、二號交/直流變換器5、6的電源輸入端與、分別與直流電源7、交流電源8連接，其中一號交/直流變換器5、6的電輸出端分別與一號信號接收器13、主顯示器1、信息處理器4連接，所述的一號天線11的信號輸出端與一號信號接收器13的信號輸入端連接，一號信號接收器13的信號輸出端通過通訊電纜與信息處理器4上與之對應的通訊接口連接，所述的二號天線22上設一臺信號放大器9，所述的二號交/直流變換器6的電輸出端分別與信號放大器9和二號信號接收器14連接，信號放大器9的信號輸入端與二號天線14的信號輸出端聯接，信號放大器9的信號輸出端通過通訊電纜與信息處理器4上與之對應的通訊接口連接；所述主顯示器1的信號輸入端通過通訊電纜與信息處理器4上與之對應的通訊接口連接，分顯示器31、32、33的信號輸入端通過通訊電纜與信息處理器4上與之對應的通訊接口連接，所述的信息處理器4上設有專用數據及通訊單元；所述的一號天線11固定在駕駛甲板上，主顯示器1、信息處理器4、一號信號接收器13、一號交/直流變換器5安裝在船舶駕駛甲板內的的儀器櫃10中，三臺分顯示器31、32、33分別安裝在船舶的駕控臺15、左翼工作站16、右翼工作站17上，二號信號接收器14、二號交/直流變換器6、信號放大器9安裝在船艉上；所述的信息處理器4通過通訊電纜還外接有羅經、計程儀、風速風向儀、自動舵角儀、自動槳角儀、主機轉速儀、外部時鐘等。
如圖2所示，所述的專用數據處理及通訊單元，在測量過程中執行以下步驟(1)檢測安裝目錄下是否有文件data.txt，如果無，則在安裝目錄下創建data.txt文件，並寫入摸擬數據；(2)讀取data.txt文件到內存中，並將最後一秒的數據顯示在界面上；(3)每隔兩秒檢測是否各串口都有發來數據，如果沒有，則在界面指定位置出現錯誤提示；(4)每隔用戶指定的秒數(必須至少有一個外部儀器工作正常)將數據保存到內存，繼而保存到外存中；(5)用戶需要進行手動操作時，進入窗口一菜單操作模塊，在些菜單模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源等；(6)用戶需要直觀地讀取定向數據和船舶其它相關實時動態信息時，進入窗口二操作模塊，該窗口二操作模塊分為窗口二菜單操作模塊和窗口二圖標操作模塊，窗口二菜單操作模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源、擴大、縮小、移動視區，窗口二圖標操作模塊中，用戶可進行日夜亮度選擇來改變窗口顏色模式、還可進行電羅經選擇，使艏向、徊轉率來自於電羅經，進行計程儀選擇，使航速來自於計程儀、進行舊船位選擇、移動圖標選擇和網格圖標選擇。
本發明並不限於以上實施方式，只要是本說明書中提及的方案均是可以實施的。
權利要求
1.固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於它包括GPS衛星定位接收機、主顯示器、至少一臺分顯示器、信號處理器、操作鍵盤、交/直流變換器，所述的交/直流變換器的電源端與直流電源、交流電源連接，其電輸出端分別與GPS衛星定位接收機、主顯示器、信號處理器的電輸入端連接，所述的信號處理器上設有各路信號的通訊接口，所述主顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接，分顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接，所述的信號處理器上設有專用數據及通訊單元。
2.根據權利要求1所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的GPS衛星定位接收機為兩套各具天線的DGPS衛星定位接收機。
3.根據權利要求2所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的DGPS衛星定位接收機中為擁有56個獨立並行信號通道的雙頻設備。
4.根據權利要求2或3所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的DGPS衛星定位接收機包括天線和信號接收器，其中的天線分為一號天線和二號天線，信號接收器分為一號信號接收器和二號信號接收器，交/直流變換器分為一號交/直流變換器和二號交/直流變換器，所述的一、二號交/直流變換器的電源輸入端與、分別與直流電源、交流電源連接，其中一號交/直流變換器的電輸出端分別與一號信號接收器、主顯示器、信號處理器連接，所述的一號天線的信號輸出端與一號信號接收器的信號輸入端連接，一號信號接收器的信號輸出端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接，所述的二號交/直流變換器的電輸出端分別與信號放大器和二號信號接收器連接，信號放大器的信號輸入端與二號天線的信號輸出端聯接，信號放大器的信號輸出端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接。
5.根據權利要求4所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的一號天線固定在駕駛甲板頂上近中線處，主顯示器、信號處理器、一號信號接收器、一號交/直流變換器安裝在船舶駕駛甲板內的的儀器櫃中，分顯示器分別安裝在相關的控制臺站處，二號信號接收器、二號交/直流變換器、信號放大器安裝在船艏或艉部儘量遠離一號天線的近船體中線處。
6.根據權利要求1所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的專用數據處理及通訊單元在測量過程中執行以下步驟(1)檢測安裝目錄下是否有文件data.txt，如果無，則在安裝目錄下創建data.txt文件，並寫入摸擬數據；(2)讀取data.txt文件到內存中，並將最後一秒的數據顯示在界面上；(3)每隔設定的時間間隔檢測是否各串口都有發來數據，如果沒有，則在界面指定位置出現錯誤提示；(4)每隔用戶指定的秒數將數據保存到內存；(5)用戶需要進行手動操作時，進入窗口一菜單操作模塊，在些菜單模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源等；(6)用戶需要直觀地讀取定向數據和船舶其它相關實時動態信息時，進入窗口二操作模塊，該窗口二操作模塊分為窗口二菜單操作模塊和窗口二圖標操作模塊，窗口二菜單操作模塊中，用戶可選擇文件是否自動存檔，及選擇存檔路徑及每一文件存檔數量、列印、選擇數據保存時間間隔、改變界面顯示的時間格式、改變速度單位、選擇經緯度來源、擴大、縮小、移動視區，窗口二圖標操作模塊中，用戶可進行日夜亮度選擇、外部儀器選擇、舊船位選擇、移動圖標選擇、網格圖標選擇。
7.根據權利要求6所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的步驟(3)中，設定的時間間隔為兩秒。
8.根據權利要求6所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的步驟(4)中，每隔用戶指定的秒數將數據保存到內存，繼而保存到外存中。
9.根據權利要求6所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的步驟(4)中，必須保證至少有一個外部儀器工作正常。
10.根據權利要求6所述的固定式船舶動態精確測量系統，其特徵在於所述的步驟(3)、(4)、(5)、(6)為並行的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種固定式船舶動態精確測量系統，它包括兩套各具天線的DGPS衛星定位接收機、主顯示器、至少一臺分顯示器、信號處理器、操作鍵盤和交/直流變換器，所述的信號處理器上設有各路信號的通訊接口，所述主顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接，分顯示器的信號輸入端通過通訊電纜與信號處理器上與之對應的通訊接口連接，所述的信號處理器上設有專用數據及通訊單元。本發明採用精確的DGPS衛星定位組合系統，能獲取亞米級精度的船舶定位信息；通過專用數據處理及通訊單元，為航路控制提供直觀數據，還可通過船舶衛星C站/F站將實時數據傳送至岸上管理單位，進一步保證了海上航行安全性和經濟性。
文檔編號G01S5/02GK1908694SQ200610037050
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月15日 優先權日2006年8月15日
發明者陳德林, 陸毅華 申請人:廣州文衝船廠有限責任公司