高精度辅助进港系统的研制和技术开发(图文)

论文导读：高精度辅助进港系统在大雾等能见度不良天气下，在密集船舶航道、狭窄航道、港池口门等地方的航行具有重要的应用，显著地提高了船舶航行的安全和正常运输，收到良好的社会与经济效益。它的具体特点如下：船长可以依靠本系统在能见度非常低的情况下进行安全航行及进港。本文就如何进行高精度辅助进港系统的研制和技术开发进行论述。
关键词：进港系统，研制，开发
 

1系统组成原理每年雾天季节，经常会出现由于大雾影响，能见度非常低，导致船长无法看到船头和周围的障碍物，从而无法进行安全航行，碰撞事故频繁发生，船舶进出港池口门非常困难和危险，影响航班正常开航，打乱了正常的生产运输秩序。为了克服这一难题，经过探索和研究，利用高科技技术，先进设备在理论上可以解决以上难题。高精度辅助进港系统用于复杂天气或者狭窄航道情况下辅助船舶安全进港。整个系统包括1套地面基准站（以下简称地面站），两套船载测量台（以下简称测量台）、一套船载收信台（以下简称收信台）组成，如图一所示。免费论文网。

图一系统组成原理图

地面站放置在码头口们两侧附近的地面上，两套测量台分别放置在船首和船尾，船载收信台放置在驾驶室内，并通过串口与显示工控机连接。

地面站播放定位信息，测量台接收到该信息后经过解算，得到高精度位置信息并播发出去，船载收信台接收到该位置信息转发给显示工控机，通过二维软件叠加地图显示出船舶航行轨迹和航向，如果超出安全航道，将自动提醒驾驶员进行相应调整。

2设备组成2.1 地面站由接收机及天线、电源、数据处理单元和数传电台及天线组成。

电源板负责将外部电源转换为内部部件所需需要的直流电压，并起到滤波、隔离的作用，接收机接收信号并生成差分数据发送给数据处理单元，数据处理单元处理该差分数据并控制数传电台发送出去。

2.2 测量台测量台和地面站组成相同，只是数据处理单元的程序不同，数据处理单元将电台接收到的地面站差分数据处理后发送给接收机进行解算，接收机将差分得到的高精度位置信息送给数据处理单元，数据处理单元处理后控制电台发送出去。

2.3 收信台

收信台由电源、数据处理单元和数传电台及天线组成，电台将收到的测量台位置数据送给数据处理单元处理后发送给工控机，用于存储和显示处理。

3技术指标3.1 接收机a. 测量精度10cm

b. 更新率：1Hz

c. 动态特性

速度：515m/s

高度：18000m

加速度：6g

3.2 数传电台a. 频率：300～400MHz

b. 功率：2W

c. 速率：9600bps

3.3 整机指标a. 软件更新率：1～2Hz

b. 通信距离：通视2Km

c. 设备重量：<2Kg

d. 工作温度：-30℃～+65℃

e. 密封等级：IP43

f.冲 击：半正弦，20g，11ms（3个轴向）

g. 振 动：0.04g²/Hz

h. 电 源：100～220V/50Hz输入，功率小于20W

4数据处理显示软件配套软件安装在工控机上，通过串口连接收信台，接收测量台的位置数据，绘制船舶实时航行状态和历史航迹，并叠加显示在电子地图上，其主要功能如下：

1、工控机具有地图无级放大、缩小、拖动功能，可以标绘特征点、线；

2、船舶按照海事规定的航线标准进入港口内，可记录航迹，作为以后的标准航线；

3、根据航道的宽度设置参数，规划安全航道区域，并提供超范围预警提示；

4、根据接收到的数据绘制实时船舶航迹，并可以记录、回放；

5、用不同形状颜色区分标准航线、实际航迹和船舶图例；

6、电脑屏幕动画速度每秒2次；

实际软件显示效果如下图所示：红线为标准航线，黄色内区域为安全航道，黑色曲线为实际航迹，黑色椭圆形状为船舶，地面站和码头都可以标绘出来。

5检验方法和标准根据使用情况，主要对以下技术指标进行检验：

1、定位精度：10cm。免费论文网。

方法：首先选择开阔地，将两个船载测量台水平放置在地面基准站直线两侧10米，测量地面站2小时数据平均后，得到地面站基准坐标；然后开启测量台设备，记录10分钟两个船载测量台定位数据，计算每个时间点两者的中点，并计算该中点结果与地面站坐标距离之差。

标准：如果该距离差统计偏差小于合同精度要求，视为合格；否则视为不合格；

2、通信距离：>2km。

方法：将两个船载测量台和地面基准站分别安装到位，且相距位置2Km，检查船载测量台工作状态。

标准：如果电台接收指示灯闪烁，则说明接收到地面站电台数据，视为合格，否则视为不合格；

3、导航功能

要求：可以引导船长驾驶长度不大于170m、宽度不大于30m、时速不大于10节的轮船在流速小于4节、能见度小于40m的情况下，顺利通过宽度小于90m的安全航道。

方法：首先在正常海况下有经验的船长驾驶该船在该航道中线依据经验正常行驶入港，并记录该数据作为标准航道，然后请该船长依靠本系统指示重新行驶进港、熟悉系统，之后如果可以依靠本系统安全进港，视为达到要求。免费论文网。

4、可靠性

要求：系统连续正常工作12小时。

方法：系统连续开机12小时并记录定位结果.

标准：如果经分析数据连续，数据丢失或错误率小于3%，且没有出现故障，视为合格。

6系统清单

结束语：高精度辅助进港系统是一项技术性强，涉及范围比较广的一个系统工程。先进的设备，高素质的船员，熟练的操作技能是必要的安全保证手段。在航行过程中，要充分调动船员的积极性和责任心，这样才能真正使船舶航行安全。