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基于GPS的航標(biāo)遙測系統(tǒng)數(shù)值優(yōu)化方法
摘要：介紹了利用GPS OEM板對航標(biāo)燈進(jìn)行位置測量與監(jiān)控的情況，并根據(jù)GPS OEM板誤差源對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的數(shù)值分析處理， 同時(shí)根據(jù)CPS OEM板測量讀數(shù)的特征采取了相應(yīng)的控制策略，取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果，為航道的數(shù)字化、自動(dòng)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(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空、航海等各個(gè)領(lǐng)域中。出海口及內(nèi)陸河道作為航海航運(yùn)重要的一部分，其管理維護(hù)方法及管理質(zhì)量對我國航運(yùn)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，這使得航道管理維護(hù)自動(dòng)化、數(shù)字化的實(shí)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(wù)。近幾年來已逐步應(yīng)用于民用設(shè)施及測繪技術(shù)中，同時(shí)美國軍方逐步放松對民用GPS設(shè)備的限制，使得民用GPS達(dá)到了比較高的定位精度。利用GPS對航道航標(biāo)等設(shè)備進(jìn)行位置遙測與監(jiān)控是一種比較理想的方法。本文以航標(biāo)監(jiān)控的具體要求為標(biāo)準(zhǔn)，把整個(gè)航道管理區(qū)域內(nèi)需監(jiān)控的目標(biāo)物組成一個(gè)GPS遙測網(wǎng)，并利用各種濾波方法消除相應(yīng)的誤差，提高了遙測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
1 GPS OEM板與航道GPS遙測網(wǎng)
1.1 GPS OEM板
GPS OEM板是GPS接收機(jī)中一個(gè)重要的組成部分，它具有成本低、體積小、重量輕、產(chǎn)品種類多、性價(jià)比高等很多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于定位及導(dǎo)航領(lǐng)域中。它的定位精度已經(jīng)能達(dá)到幾十米，甚至可以達(dá)到10米以內(nèi)的精度。本課題所用到的Thales集團(tuán)導(dǎo)航定位公司的GPS OEM B12就是一款性價(jià)比很高的產(chǎn)品。
1.2 航道監(jiān)測
航道是交通網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要組成部分，其安全質(zhì)量直接影響著整個(gè)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(biāo)燈作為警戒導(dǎo)航裝置，各種船只可以根據(jù)航標(biāo)燈光及其閃動(dòng)頻率來確定自己的航向。至于航標(biāo)的維護(hù)，則是航道部門每隔一定時(shí)間派巡航船只對各航標(biāo)燈進(jìn)行目測和實(shí)測。因?yàn)楹降乐泻綐?biāo)燈比較多，這就使得這種巡航航道的維護(hù)方式操作繁瑣，運(yùn)作維護(hù)成本高，安全質(zhì)量低。
1.3 航道GPS遙測網(wǎng)
航道中航標(biāo)遙測網(wǎng)主要是對水標(biāo)(拋錨在水中的航標(biāo))進(jìn)行遙測以便對其位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控(其系統(tǒng)原理圖如圖1所示)；而岸標(biāo)(固定在堤岸上的航標(biāo))由于其位置不變所以無需GPS遙測。GPS在航標(biāo)遙測網(wǎng)中的實(shí)際任務(wù)就是實(shí)時(shí)測量航標(biāo)燈所在位置，并與預(yù)先劃定的位置范圍進(jìn)行比較，如果漂離出所標(biāo)定的范圍，即通過GSM網(wǎng)發(fā)送警報(bào)信息給監(jiān)控中心，以便于監(jiān)控中心采取相應(yīng)措施。這將就可以排除航標(biāo)燈因船只碰撞、水流沖擊等原因而漂離引起事故。而每個(gè)航道管理區(qū)域內(nèi)有成百個(gè)水標(biāo)，因此在提高安全質(zhì)量的同時(shí)也需考慮成本投入。根據(jù)航道的具體要求，其精度并不需要精確到米級(jí)以下，因此不需要價(jià)格昂貴的高精度GPS接收機(jī)及測量儀。同時(shí)將GPS OEM板與水標(biāo)進(jìn)行捆綁
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