組合導(dǎo)航小結(jié)

★解決超大型船舶安全、經(jīng)濟(jì)航行問題★改善船舶避碰性能★高精度導(dǎo)航，保證船舶沿計(jì)劃航線安全航行★提高系統(tǒng)可靠性★減員增效，減輕駕駛員負(fù)擔(dān)★系統(tǒng)容易升級(jí)和擴(kuò)展★

一般IBS：推算航法為基準(zhǔn)，無線電導(dǎo)航校準(zhǔn)★

高精度IBS：慣性導(dǎo)航基準(zhǔn)，無線電導(dǎo)航或計(jì)程儀作校準(zhǔn)★

現(xiàn)代IBS：船和岸上的各種設(shè)備和系統(tǒng)組成二、分類一、優(yōu)點(diǎn)第一節(jié)IBS

概述通過電氣組合和機(jī)械組合將船舶眾多內(nèi)外設(shè)備和系統(tǒng)組合在一起，中心控制裝置置于一個(gè)完整的機(jī)柜中。三、基本原理各種船岸設(shè)備間經(jīng)機(jī)械/電氣聯(lián)結(jié)和通訊，構(gòu)成有機(jī)系統(tǒng)完成自動(dòng)駕駛、定位、導(dǎo)航、避碰、航線優(yōu)選、通信、消防、救生、模擬訓(xùn)練、自檢、報(bào)警等功能如何實(shí)現(xiàn)各部件間的電氣聯(lián)結(jié)★L(fēng)AN（局域網(wǎng)）

實(shí)時(shí)進(jìn)行航海數(shù)據(jù)和圖像的綜合管理，實(shí)現(xiàn)航海信息共享★接口技術(shù)各個(gè)航海儀器間通過標(biāo)準(zhǔn)接口（NMEA-0183，IEC61162）進(jìn)行信號(hào)傳遞和交換二、簡(jiǎn)單組合導(dǎo)航系統(tǒng)1.傳感器★陀螺羅經(jīng)：實(shí)時(shí)、連續(xù)、精確輸出航向

★磁羅經(jīng)

：可靠性★計(jì)程儀

★測(cè)深儀

Costafortuna105000★ARPA雷達(dá)★GPS

-GPS+DGPS

-DualDGPSAdventureoftheSeas138000T★氣象儀顯示器、接口；風(fēng)速、風(fēng)向；溫度、濕度；雨量、氣壓2.自動(dòng)操舵儀：連接陀螺羅經(jīng)、操舵系統(tǒng)、舵機(jī)3.AIS4.VDR5.航行管理系統(tǒng)（VMS/ECDIS）★NavigationStation導(dǎo)航工作臺(tái)（NS）★PlanningStation輔助工作臺(tái)（PS）★ConningStation綜合信息臺(tái)（CS）第三節(jié)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的功能一、定位與導(dǎo)航：基本功能★

航路點(diǎn)、航線、定點(diǎn)及報(bào)警★自動(dòng)顯示定位與導(dǎo)航數(shù)據(jù)★

自動(dòng)將本船航跡標(biāo)繪在ECDIS二、避碰Radar/ARPA，AIS，遵照避碰規(guī)則避讓三、自動(dòng)駕駛★聯(lián)機(jī)★脫機(jī)操舵方式：試操作模式◆手操舵方式◆自動(dòng)舵方式◆數(shù)據(jù)舵方式：自動(dòng)舵與航行管理系統(tǒng)連接自動(dòng)舵真航向方式預(yù)配風(fēng)流壓差方式航跡保持方式PID自動(dòng)舵自適應(yīng)自動(dòng)舵四、航線設(shè)計(jì)◆恒向線◆大圓航線◆混合航線★氣象航線★經(jīng)濟(jì)航線★雷達(dá)圖像疊加ECDIS★ARPA目標(biāo)疊加ECDIS五、Radar/ECDISoverlay☆

導(dǎo)航線接口：ECDIS/雷達(dá)間雙向通信（船位、航向、航速、流向、流速數(shù)據(jù)）☆目標(biāo)數(shù)據(jù)接口：ARPA目標(biāo)數(shù)據(jù)送給ECDIS六、電子海圖★多功能圖形工作臺(tái)★光柵海圖是紙圖掃描復(fù)制，不能查詢（特征）★矢量海圖是數(shù)字（庫）化海圖，信息分層存儲(chǔ)與顯示★可查詢層次信息，設(shè)警戒區(qū)、安全水深★選圖、設(shè)計(jì)航線、監(jiān)測(cè)航跡、設(shè)置報(bào)警★用光盤、軟盤、衛(wèi)星自動(dòng)海圖改正★與ARPA雷達(dá)交換信息。船位，標(biāo)繪、剪接，調(diào)比例尺★從傳感器接收信息，實(shí)時(shí)濾波解算、顯示最佳船位★作為AIS/VDR的顯示/回放器七、航行數(shù)據(jù)記錄：VDR八、安全信息測(cè)試★海圖安全檢查★危險(xiǎn)區(qū)域安全檢查★傳感器位置監(jiān)測(cè)★設(shè)備故障報(bào)警：設(shè)備本身故障★工作報(bào)警（系統(tǒng)工作狀態(tài)報(bào)警）九、自檢與報(bào)警十、模擬訓(xùn)練：輔助工作臺(tái)十二、數(shù)據(jù)通訊VHF、GMDSS、廣域/局域網(wǎng)絡(luò)、接口模塊電路十三、消防控制等自動(dòng)控制十四、數(shù)據(jù)裝載裝載量、吃水、傾斜、穩(wěn)性、強(qiáng)度、剪應(yīng)力、彎矩計(jì)算消防、看倉(cāng)、理貨、自動(dòng)靠離碼頭十一、綜合信息顯示★安全高效組合導(dǎo)航系統(tǒng)－－船舶自動(dòng)化的發(fā)展方向★小型化、數(shù)字化、自動(dòng)化、多模式、多功能的集成化★卡爾曼濾波數(shù)據(jù)處理★現(xiàn)代控制理論的自適應(yīng)自動(dòng)舵★模塊接口，網(wǎng)絡(luò)組合，通訊鏈接★彩色遙控顯示最或然值＝或然值＋偏差濾波輸出值某傳感器信息均值為零的隨機(jī)信號(hào)統(tǒng)計(jì)規(guī)律信息處理???????íì未來狀態(tài)預(yù)測(cè)未來偏差預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)狀態(tài)描述隨機(jī)信號(hào)檢測(cè)噪聲濾波§12.4組合導(dǎo)航信息綜合處理（P177）一、簡(jiǎn)單帶通濾波如LC濾波，不能同時(shí)濾除各種傳感器信息中的誤差，無法滿足大型組合導(dǎo)航系統(tǒng)的要求二、遞推加權(quán)最小二乘法1．最小二乘法根據(jù)實(shí)測(cè)的（x1，y1）…（xn，yn），找出一給定類型的Y＝f（x）(如Y＝f(ax2+bx+c))使x＝x1,…,xn時(shí)，Y1,…,Yn最接近y1,…,yn。必須給出一種尺度，確定例子中a，b，c的偏差引起的Yi偏差。ΔYi＝Y(jié)i－yI

最終?=?Dm1min2iiY2．最小加權(quán)二乘法對(duì)每個(gè)ΔYi精度作不同處理，即乘以不同的系數(shù)Ci，使

?=?Dm1min2)(iiYic3．遞推最小加權(quán)二乘法只對(duì)（xn，Yn）及（xn+1，Yn+1）記錄，加權(quán)計(jì)算后得出最佳值四、卡爾曼濾波信號(hào)過程：白噪聲作用下線性系統(tǒng)的輸出→濾波方法：不必存儲(chǔ)過去數(shù)據(jù)用狀態(tài)方程描述前一時(shí)刻預(yù)測(cè)值現(xiàn)在時(shí)刻觀測(cè)值現(xiàn)在時(shí)刻預(yù)測(cè)值現(xiàn)在時(shí)刻估計(jì)值＋遞推濾波三、α-β-γ濾波法第六節(jié)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的接口技術(shù)一、航海儀器接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232RS-422信號(hào)輸出格式并行通信串行通信計(jì)算機(jī)通訊串行同步通信串行異步通信機(jī)械接口電器接口網(wǎng)絡(luò)連接電路連接接口數(shù)據(jù)輸出格式：NMEA-0183CarnivalTriumph102000T信號(hào)特性：4800波特率，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位二.航海儀器間的輸入輸出關(guān)系ECDISECDIS雷達(dá)羅經(jīng)ECDIS雷達(dá)自動(dòng)舵ECDIS輸出信號(hào)計(jì)程儀GPS輸入信號(hào)風(fēng)速儀測(cè)深儀計(jì)程儀羅經(jīng)設(shè)備信號(hào)ECDIS自動(dòng)舵雷達(dá)ECDIS雷達(dá)羅經(jīng)ECDISGMDSS電羅經(jīng)磁羅經(jīng)ECDIS計(jì)程儀羅經(jīng)計(jì)程儀測(cè)深