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《基于gps的航標遙測系統(tǒng)數(shù)值優(yōu)化方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于GPS的航標遙測系統(tǒng)數(shù)值優(yōu)化方法
2、第1內(nèi)容加載中...摘要：介紹了利用GPSOEM板對航標燈進行位置測量與監(jiān)控的情況，并根據(jù)GPSOEM板誤差源對測量數(shù)據(jù)進行有效的數(shù)值分析處理，同時根據(jù)CPSOEM板測量讀數(shù)的特征采取了相應的控制策略，取得了良好的實際應用效果，為航道的數(shù)字化、自動化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：CPS數(shù)字化航道監(jiān)控隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信以及遙測遙控系統(tǒng)被廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空、航海等各個領(lǐng)域中。出海口及內(nèi)陸河道作為航海航運重要的一部分，其管理維護方法及管理質(zhì)量對我國航運業(yè)的影響至關(guān)重要。發(fā)展至今，電子通信產(chǎn)品的可靠性越來越高，成本越來越低
3、，這使得航道管理維護自動化、數(shù)字化的實現(xiàn)成為可能。GPS(全球定位系統(tǒng))是美國國防部于1973年開始研制的衛(wèi)星全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，主要為其海陸空三軍服務。近幾年來已逐步應用于民用設(shè)施及測繪技術(shù)中，同時美國軍方逐步放松對民用GPS設(shè)備的限制，使得民用GPS達到了比較高的定位精度。利用GPS對航道航標等設(shè)備進行位置遙測與監(jiān)控是一種比較理想的方法。本文以航標監(jiān)控的具體要求為標準，把整個航道管理區(qū)域內(nèi)需監(jiān)控的目標物組成一個GPS遙測網(wǎng)，并利用各種濾波方法消除相應的誤差，提高了遙測數(shù)據(jù)的準確性。1GPSOEM板與航道GPS遙測網(wǎng)1.1GPSOEM板GPSOEM板是GPS接收機中一個重要
4、的組成部分，它具有成本低、體積小、重量輕、產(chǎn)品種類多、性價比高等很多優(yōu)點，因此被廣泛應用于定位及導航領(lǐng)域中。它的定位精度已經(jīng)能達到幾十米，甚至可以達到10米以內(nèi)的精度。本課題所用到的Thales集團導航定位公司的GPSOEMB12就是一款性價比很高的產(chǎn)品。1.2航道監(jiān)測航道是交通網(wǎng)絡中一個重要組成部分，其安全質(zhì)量直接影響著整個交通系統(tǒng)。以前航道部門專門在航道的堤岸、橋頭、故障物旁邊安裝各種航標燈作為警戒導航裝置，各種船只可以根據(jù)航標燈光及其閃動頻率來確定自己的航向。至于航標的維護，則是航道部門每隔一定時間派巡航船只對各航標燈進行目測和實測。因為航道中航標燈比較多，這就使得這
5、種巡航航道的維護方式操作繁瑣，運作維護成本高，安全質(zhì)量低。1.3航道GPS遙測網(wǎng)航道中航標遙測網(wǎng)主要是對水標(拋錨在水中的航標)進行遙測以便對其位置進行實時監(jiān)控(其系統(tǒng)原理圖如圖1所示)；而岸標(固定在堤岸上的航標)由于其位置不變所以無需GPS遙測。GPS在航標遙測網(wǎng)中的實際任務就是實時測量航標燈所在位置，并與預先劃定的位置范圍進行比較，如果漂離出所標定的范圍，即通過GSM網(wǎng)發(fā)送警報信息給監(jiān)控中心，以便于監(jiān)控中心采取相應措施。這將就可以排除航標燈因船只碰撞、水流沖擊等原因而漂離引起事故。而每個航道管理區(qū)域內(nèi)有成百個水標，因此在提高安全質(zhì)量的同時也需考慮成本投入。根據(jù)航道的具
6、體要求，其精度并不需要精確到米級以下，因此不需要價格昂貴的高精度GPS接收機及測量儀。同時將GPSOEM板與水標進行捆綁，可以以相對較低的成本取得高質(zhì)量的管理效果。本系統(tǒng)使用的是法國Thales公司生產(chǎn)的B12GPSOEM板模塊，它具有并行的12個接收通道(即同時可以接收12顆定位衛(wèi)星傳送的星歷信息)。2誤差分析、數(shù)值處理及控制流程2.1誤差分析GPS測量的誤差主要包括衛(wèi)星部分、信號傳播、信號接收等各個方面帶來的誤差，但從性質(zhì)上來講可以歸納為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩部分。其中系統(tǒng)誤差主要包括衛(wèi)星的星歷誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及大氣折射的誤差等。隨機誤差主要包括信號的多路徑效
7、應等。雖然系統(tǒng)誤差比隨機誤差要大些，其消除主要靠接收機本身[1]，但是它總是有一定的規(guī)律可循的，所以采取一定的措施進行處理對整個系統(tǒng)的可靠性都是非常重要的。由于水面多路徑效應比較嚴重，所以使用精密相位中心、具厄流圈的測量天線是消除由于水面環(huán)境所引起誤差的一個重要方法。2.2數(shù)值處理針對各種誤差，測量技術(shù)中已應用了各種濾波方法來消除或減弱各種誤差的影響，例如中值濾波法、算術(shù)平均濾波法、進退遞推濾波法等。通過大量的測量試驗與觀察分析發(fā)現(xiàn)，隨著時間的不同、衛(wèi)星分布狀態(tài)的改變以及天氣的變化，GPS所讀數(shù)據(jù)都有不同曲線方向的飄移，但是其分布狀態(tài)接近于正態(tài)分布，所以采用一些濾波方法對數(shù)
8、據(jù)進行處理對整個測量系統(tǒng)精度的提高至關(guān)重要。以下是系統(tǒng)中所用到的幾種濾波方法。中值濾波法：即對所測三個數(shù)據(jù)進行排序，去掉最大和最小的一個，取中間值作為測量值?；谶@種思想，本文在終端控制器上電初始化的時候連續(xù)測量n(可調(diào))次經(jīng)緯度數(shù)據(jù)并將它們從小到大進行排隊，去掉最大的m次數(shù)據(jù)和最小的m次數(shù)據(jù)，以中間的n-2m次數(shù)據(jù)作為基準，并存于一個存儲單元。由于航道遙測系統(tǒng)對實時性要求并不高，所以把n盡量取得大些。設(shè)n次所讀數(shù)據(jù)和為Xn，經(jīng)排序后最小m次數(shù)據(jù)和為XmMIN，最大m次數(shù)據(jù)和為XmMAX，則：Xsum=Xn-XmM
