GPS技術(shù)在海上航標(biāo)監(jiān)控中的作用

GPS技術(shù)在海上航標(biāo)監(jiān)控中的作用gps技術(shù)在海上航標(biāo)監(jiān)控中的作用摘要：簡(jiǎn)單介紹應(yīng)用gps及無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)的海上航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)的組成。著重論述利用gps進(jìn)行浮標(biāo)位置監(jiān)測(cè)，研究了利用dgps改善定位精度的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。關(guān)鍵詞：gps(dgps)；浮標(biāo)監(jiān)控；位置監(jiān)測(cè)；撞擊無(wú)線通信技術(shù)。航標(biāo)是為海上船舶提供導(dǎo)航信號(hào)的助航設(shè)備。航標(biāo)設(shè)備運(yùn)行狀況，航標(biāo)位置，將直接影響船舶的安全航行。在受輪船沖撞、潮流漲落、燈器故障等人為和自然因素的影響下，航標(biāo)會(huì)發(fā)生位置偏離、標(biāo)志損壞、電池老化、燈器狀態(tài)不正常等。因此，必須能夠?qū)崟r(shí)掌握航標(biāo)工作狀態(tài)信息，快速排除故障，確保船舶航行安全1航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)的組成航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心、無(wú)線通信系統(tǒng)、終端設(shè)備三部分組成，控制中心主要由前置機(jī)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)、gis客戶端平臺(tái)組成。其中，前置機(jī)由微控制器、通信模塊、gps接收機(jī)組成；在微控制器的控制下，通信模塊以短消息或者gprs通信方式通過專網(wǎng)或者inter網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)傳送；服務(wù)器包括通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器和信息服務(wù)器，其中通信服務(wù)器完成短消息或者gprs通信方式的命令和數(shù)據(jù)傳送；數(shù)據(jù)管理服務(wù)器主要完成數(shù)據(jù)解析、存儲(chǔ)、處理等功能，通過數(shù)據(jù)解析自動(dòng)生成各種報(bào)表，通過處理完成數(shù)據(jù)分析、處理、判斷、報(bào)警等功能；信息服務(wù)器主要用于為各個(gè)管理用戶提供數(shù)據(jù)。gis客戶端平臺(tái)為一客戶端軟件，以s57電子海圖為基礎(chǔ)，在其上疊加航標(biāo)信息實(shí)現(xiàn)可視化實(shí)時(shí)的航標(biāo)信息顯示、查詢、報(bào)表等功能。無(wú)線通信系統(tǒng)采用gsm無(wú)線通信系統(tǒng)，可提供sms和gprs兩種數(shù)據(jù)通信服務(wù)。終端設(shè)備由以下幾個(gè)功能部分：微控制器、gps-oem板、通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源。微控制器采用低功耗、片上2個(gè)uart，32kflash，1024+256ramwinbondw77e58。gps-oem板選用了garmin-15l模塊，它可以提供經(jīng)度、緯度、速度、高度、日期、世界協(xié)調(diào)時(shí)間(utc)、gps衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息。通信模塊采用benqm22模塊，它具有g(shù)sm900/dcs1800/pcs1900三頻工作模式；短消息業(yè)務(wù)；gprs數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；電源、電壓范圍：3.3v~3.8vdc。數(shù)據(jù)采集模塊包括：l個(gè)rs-232口、1個(gè)rs-485口(預(yù)留5個(gè)接線端子口)和1個(gè)多路12位高精度a/d通道，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多種具有modbus通信協(xié)議接口的航標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并可進(jìn)行航標(biāo)的工作電壓、工作電流等測(cè)量。系統(tǒng)還可通過增加傳感器，實(shí)現(xiàn)其他信息，如：溫度、濕度、霧、風(fēng)向、風(fēng)速等信息的采集與傳輸。電源部分采用太陽(yáng)能電源并配備較大容量的蓄電池，能夠在符合航標(biāo)規(guī)范下保持連續(xù)供電。在航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)中，如何準(zhǔn)確地判斷航標(biāo)是否漂移和撞擊是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，本文針對(duì)gps在解決航標(biāo)位置偏移、航標(biāo)受撞擊判斷等關(guān)鍵問題中的應(yīng)用進(jìn)行初步的探討。2航標(biāo)位置漂移分析航標(biāo)位置是否漂移，只要準(zhǔn)確的確定航標(biāo)的位置，就可判斷它。我們采用的定位方法是gps定位技術(shù)。2.1gps定位誤差采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)錢便宜的gps-oem板，是實(shí)現(xiàn)航標(biāo)位置的實(shí)時(shí)和定時(shí)監(jiān)測(cè)的理想方案。但是，由于gps系統(tǒng)中，空間衛(wèi)星存在多種誤差；電波傳播途徑中會(huì)產(chǎn)生：電離層和對(duì)流層延遲誤差、多路徑效應(yīng)；接收設(shè)備有也存在不可消除的一些誤差；因此，gps定位存在誤差。根據(jù)我們對(duì)garmin-15lgpsoem板進(jìn)行的定點(diǎn)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明它的定位精度可達(dá)10~15m(95%)。雖然精度比較高，但是還會(huì)存在一些誤差超過20m以上。因此，如果直接采用gps輸出的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行位置漂移判斷，誤報(bào)警率將很高，所以采取一定的措施進(jìn)行處理對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性都是非常重要的。2.2數(shù)據(jù)處理通過大量的測(cè)量試驗(yàn)與觀察分析發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的不同、衛(wèi)星分布狀態(tài)的改變以及天氣的變化，gps所測(cè)得的數(shù)據(jù)都有不同曲線方向的漂移，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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)精度的提高至關(guān)重要。我們根據(jù)gps定位誤差和海上浮標(biāo)低