组合导航小结

★解决超大型船舶安全、经济航行问题★改善船舶避碰性能★高精度导航，保证船舶沿计划航线安全航行★提高系统可靠性★减员增效，减轻驾驶员负担★系统容易升级和扩展★

一般IBS：推算航法为基准，无线电导航校准★

高精度IBS：惯性导航基准，无线电导航或计程仪作校准★

现代IBS：船和岸上的各种设备和系统组成二、分类一、优点第一节IBS

概述通过电气组合和机械组合将船舶众多内外设备和系统组合在一起，中心控制装置置于一个完整的机柜中。三、基本原理各种船岸设备间经机械/电气联结和通讯，构成有机系统完成自动驾驶、定位、导航、避碰、航线优选、通信、消防、救生、模拟训练、自检、报警等功能如何实现各部件间的电气联结★LAN（局域网）

实时进行航海数据和图像的综合管理，实现航海信息共享★接口技术各个航海仪器间通过标准接口（NMEA-0183，IEC61162）进行信号传递和交换二、简单组合导航系统1.传感器★陀螺罗经：实时、连续、精确输出航向

★磁罗经

：可靠性★计程仪

★测深仪

Costafortuna105000★ARPA雷达★GPS

-GPS+DGPS

-DualDGPSAdventureoftheSeas138000T★气象仪显示器、接口；风速、风向；温度、湿度；雨量、气压2.自动操舵仪：连接陀螺罗经、操舵系统、舵机3.AIS4.VDR5.航行管理系统（VMS/ECDIS）★NavigationStation导航工作台（NS）★PlanningStation辅助工作台（PS）★ConningStation综合信息台（CS）第三节组合导航系统的功能一、定位与导航：基本功能★

航路点、航线、定点及报警★自动显示定位与导航数据★

自动将本船航迹标绘在ECDIS二、避碰Radar/ARPA，AIS，遵照避碰规则避让三、自动驾驶★联机★脱机操舵方式：试操作模式◆手操舵方式◆自动舵方式◆数据舵方式：自动舵与航行管理系统连接自动舵真航向方式预配风流压差方式航迹保持方式PID自动舵自适应自动舵四、航线设计◆恒向线◆大圆航线◆混合航线★气象航线★经济航线★雷达图像叠加ECDIS★ARPA目标叠加ECDIS五、Radar/ECDISoverlay☆

导航线接口：ECDIS/雷达间双向通信（船位、航向、航速、流向、流速数据）☆目标数据接口：ARPA目标数据送给ECDIS六、电子海图★多功能图形工作台★光栅海图是纸图扫描复制，不能查询（特征）★矢量海图是数字（库）化海图，信息分层存储与显示★可查询层次信息，设警戒区、安全水深★选图、设计航线、监测航迹、设置报警★用光盘、软盘、卫星自动海图改正★与ARPA雷达交换信息。船位，标绘、剪接，调比例尺★从传感器接收信息，实时滤波解算、显示最佳船位★作为AIS/VDR的显示/回放器七、航行数据记录：VDR八、安全信息测试★海图安全检查★危险区域安全检查★传感器位置监测★设备故障报警：设备本身故障★工作报警（系统工作状态报警）九、自检与报警十、模拟训练：辅助工作台十二、数据通讯VHF、GMDSS、广域/局域网络、接口模块电路十三、消防控制等自动控制十四、数据装载装载量、吃水、倾斜、稳性、强度、剪应力、弯矩计算消防、看仓、理货、自动靠离码头十一、综合信息显示★安全高效组合导航系统－－船舶自动化的发展方向★小型化、数字化、自动化、多模式、多功能的集成化★卡尔曼滤波数据处理★现代控制理论的自适应自动舵★模块接口，网络组合，通讯链接★彩色遥控显示最或然值＝或然值＋偏差滤波输出值某传感器信息均值为零的随机信号统计规律信息处理ïïïîïïïíì未来状态预测未来偏差预测实时状态描述随机信号检测噪声滤波§12.4组合导航信息综合处理（P177）一、简单带通滤波如LC滤波，不能同时滤除各种传感器信息中的误差，无法满足大型组合导航系统的要求二、递推加权最小二乘法1．最小二乘法根据实测的（x1，y1）…（xn，yn），找出一给定类型的Y＝f（x）(如Y＝f(ax2+bx+c))使x＝x1,…,xn时，Y1,…,Yn最接近y1,…,yn。必须给出一种尺度，确定例子中a，b，c的偏差引起的Yi偏差。ΔYi＝Yi－yI

最终å=®Dm1min2iiY2．最小加权二乘法对每个ΔYi精度作不同处理，即乘以不同的系数Ci，使

å=®Dm1min2)(iiYic3．递推最小加权二乘法只对（xn，Yn）及（xn+1，Yn+1）记录，加权计算后得出最佳值四、卡尔曼滤波信号过程：白噪声作用下线性系统的输出→滤波方法：不必存储过去数据用状态方程描述前一时刻预测值现在时刻观测值现在时刻预测值现在时刻估计值＋递推滤波三、α-β-γ滤波法第六节组合导航系统的接口技术一、航海仪器接口标准RS-232RS-422信号输出格式并行通信串行通信计算机通讯串行同步通信串行异步通信机械接口电器接口网络连接电路连接接口数据输出格式：NMEA-0183CarnivalTriumph102000T信号特性：4800波特率，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验位二.航海仪器间的输入输出关系ECDISECDIS雷达罗经ECDIS雷达自动舵ECDIS输出信号计程仪GPS输入信号风速仪测深仪计程仪罗经设备信号ECDIS自动舵雷达ECDIS雷达罗经ECDISGMDSS电罗经磁罗经ECDIS计程仪罗经计程仪测深