CN101872195B - 船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 - Google Patents
船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101872195B CN101872195B CN2010102034127A CN201010203412A CN101872195B CN 101872195 B CN101872195 B CN 101872195B CN 2010102034127 A CN2010102034127 A CN 2010102034127A CN 201010203412 A CN201010203412 A CN 201010203412A CN 101872195 B CN101872195 B CN 101872195B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flight path
- path section
- point
- ships
- boats
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明提供的是一种船舶海上航行航迹解析偏差生成方法。(1)输入出发地的经纬度坐标Q(xq,yq,zq)、目的地的经纬度坐标M(xm,ym,zm);(2)计算期望最优航迹;(3)分段修正期望航迹;(4)计算船舶与航迹段的偏差;(5)判断船舶是否处于当前航迹段;(6)是则重复步骤(4),否则进入下一航迹段计算,并重复步骤(4)。本发明得到的航迹能实现更经济、更安全的航海,并利于领航且极大的方便了自动舵航行,却只是增加了较小的航行距离;更利于航迹控制,同时也提高了航迹控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种船舶航迹与姿态控制技术,特别涉及到一种船舶航迹舵的航迹偏差解析生成技术。
背景技术
在船舶航行运营中,航迹控制是最基本的,都期望沿着一条规划的航线准确的航行,一来可以节省航行运营成本,二来可以确保船舶在安全航线上运行减少触礁、搁浅的危险。船舶航迹控制主要靠不断的改变期望航向来实现。然而,要构成闭环控制,前提条件是整个过程都离不开对船舶当前航迹偏差的测量。
传统的方法是采取三角形相似原理,粗略的折算船舶航迹偏差或者采取等角航海法。一方面粗略的折算方式存在误差较大的不足,另一方面等角航海法存在航迹并非最优的特点,尤其是远洋航海等角航海法比大圆航海法要多出很大的一段无效距离。如从非洲的好望角到澳大利亚的墨尔本,沿等角航线航行,航程是6020海里,沿大圆航线航行5450海里,二者相差570海里(约1000公里)。为了提高船舶的航迹控制精度,一种可行的方法是研究一种精度高、易于解算的航迹解析偏差生成技术,便于精确的沿大圆航迹航海,从而提高航迹自动舵系统航迹控制性能的同时节约航海成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改善船舶的航迹控制效果和降低航海成本,使航海运营更经济、更安全的船舶海上航行航迹解析偏差生成方法。
本发明的目的是这样实现的:
具体包括以下几个步骤:
(1)输入出发地的经纬度坐标Q(xq,yq,zq)、目的地的经纬度坐标M(xm,ym,zm);
(2)计算期望最优航迹;
(3)分段修正期望航迹;
(4)计算船舶与航迹段的偏差;
(5)判断船舶是否处于当前航迹段;
(6)是则重复步骤(4),否则进入下一航迹段计算,并重复步骤(4)。
本发明还可以包括:
1、所述的计算得到的期望最优航迹是用地球上的大圆方程:
其中A、B、C表示平面方程系数。
2、所述的分段修正期望航迹的方法为:
把大圆最优期望航迹展绘到墨卡托投影的海图上,然后把大圆最优期望航迹分成几段,每一段连成直线,就是等角航线。
计算得到的船舶坐标在航迹段上的垂足坐标为:
本发明的技术方案的实质是:首先设定出发地、目的地的经纬度坐标,根据给定的坐标点计算期望最优航迹,考虑地理环境的限制因素,对期望最优航迹进行分段修正,然后根据船舶当前的位置计算船舶与航迹段的偏差,根据计算得到的偏差判断船舶是否处于当前航迹段,如果是则重复计算船舶与航迹段的偏差,如果否则进入下一航迹段计算,并重复计算船舶与航迹段的偏差。该技术方案的优点在于:
(1)基于大圆航海法生成地球椭球面上的期望理论航迹,结合现实地理条件进行修正得到本次航海的规划航迹,能更经济、更安全的航海;
(2)将大圆航海法生成的理论期望航迹,进行分段等角航海法逼近,利于领航且极大的方便了自动舵航行,却只是增加了较小的航行距离;
(3)应用航迹解析偏差生成技术能够实时的、较为精确的得到当前的航迹偏差值,更利于航迹控制,同时也提高了航迹控制精度。
附图说明
图1为航迹解析偏差生成技术流程图;
图2为等角航线在地球上的投影图;
图3为大圆航线在地球上的投影图;
图4为等角航行和大圆航行在地球表面的轨迹图;
图5为航迹偏差解析计算图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
结合图1,本发明的处理流程如下:首先设定出发地、目的地的经纬度坐标,根据给定的坐标点计算期望最优航迹,考虑地理环境的限制因素,对期望最优航迹进行分段修正,然后根据船舶当前的位置计算船舶与航迹段的偏差,根据计算得到的偏差判断船舶是否处于当前航迹段,如果是则重复计算船舶与航迹段的偏差,如果否则进入下一航迹段计算,并重复计算船舶与航迹段的偏差。
具体实施步骤如下:
步骤(1),设定出发地、目的地的经纬度坐标分别为Q(xq,yq,zq)、M(xm,ym,zm)。
步骤(2),计算期望最优航迹即大圆方程的方法为:
(a)地球椭球面方程:
(b)一般平面方程的坐标原点,不妨就取在地球球心,从而一般平面方程表达式为:
Ax+By+Cz+D=0 (2)
已知出发地Q(xq,yq,zq)、目的地M(xm,ym,zm)两点的坐标,求取通过Q、M和地球球心O(0,0,0)三点的平面方程,可以推导得到:
即:
上式可推算出A、B、C之间的关系,代回一般方程就得到通过A、B和地球球心O(0,0,0)三点的平面方程。
(c)得到期望最优航迹的大圆方程为:
步骤(3),分段修正期望航迹的方法为:如图2、图3所示实际上在远洋航行时,考虑地理环境的限制因素,如海岸线几何形状、航线的划定、气象环境等,一般把大圆航线展绘到墨卡托投影的海图上(是一条曲线),然后把大圆航线分成几段(例如按等间隔经度划分),每一段连成直线,就是等角航线。船只航行时,总的情况来说,大致是沿大圆航线航行。因而走的是一条较近路线,但就每一段来说,走的又是等角航线,不用随时改变航向,从而领航十分方便。
步骤(4),因合理的分段,小范围的球面可以近似为平面处理,如图4、图5航迹偏差解析计算图所示简化计算。
其中垂足点的计算方法为:
得到垂线方程为:
联立直线方程可以得到交点,即垂足点:
垂足点坐标为:
船舶是否处于当前航迹段判断方法为:比较dp和dl大小
Claims (1)
1.一种船舶海上航行航迹解析偏差生成方法,其特征是具体包括以下几个步骤:
(1)输入出发地的经纬度坐标Q(xq,yq,zq)、目的地的经纬度坐标M(xm,ym,zm);
(2)计算期望最优航迹;
(3)分段修正期望航迹;
(4)计算船舶与航迹段的偏差;
(5)判断船舶是否处于当前航迹段;
(6)是则重复步骤(4),否则进入下一航迹段计算,并重复步骤(4);
所述的计算得到的期望最优航迹是用地球上的大圆方程:
其中A、B、C表示平面方程系数;
所述的分段修正期望航迹的方法为:
把大圆最优期望航迹展绘到墨卡托投影的海图上,然后把大圆最优期望航迹分成几段,每一段连成直线,就是等角航线;
计算得到的船舶坐标在航迹段上的垂足坐标为:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010102034127A CN101872195B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010102034127A CN101872195B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101872195A CN101872195A (zh) | 2010-10-27 |
CN101872195B true CN101872195B (zh) | 2012-01-04 |
Family
ID=42997110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010102034127A Expired - Fee Related CN101872195B (zh) | 2010-06-21 | 2010-06-21 | 船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101872195B (zh) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102323820A (zh) * | 2011-04-19 | 2012-01-18 | 江苏科技大学 | 一种智能舵系统及其控制方法 |
CN102829786B (zh) * | 2012-09-17 | 2015-03-04 | 重庆华渝电气仪表总厂 | 一种提高航迹仪精度的方法 |
CN102967310B (zh) * | 2012-12-12 | 2016-02-10 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 基于电子海图的航路监控方法 |
CN103176451B (zh) * | 2013-02-04 | 2015-01-21 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 一种舰船辅助航行及编队指挥的方法 |
CN103754350B (zh) * | 2014-01-03 | 2016-03-09 | 哈尔滨工程大学 | 基于九点控制器的船舶航迹控制系统及方法 |
CN104613968B (zh) * | 2015-02-05 | 2017-03-29 | 重庆华渝电气集团有限公司 | 一种航迹仪边界智能标绘控制方法 |
CN105911990B (zh) * | 2016-05-23 | 2018-11-30 | 吉林大学 | 用于船舶航行转弯阶段的航迹偏差测定方法 |
CN105825714B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-04-10 | 哈尔滨工程大学 | 鲁棒航迹引导律的确定方法及装置 |
CN106598051B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-04-12 | 浙江嘉蓝海洋电子有限公司 | 一种基于动力矢量的航迹控制方法 |
CN106643732B (zh) * | 2016-12-29 | 2019-12-27 | 飞友科技有限公司 | 一种基于网络地图模拟描绘两地间航线的方法 |
CN106950955B (zh) * | 2017-03-17 | 2019-11-05 | 武汉理工大学 | 基于改进los引导算法的船舶航迹控制方法 |
CN106950959A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-14 | 武汉理工大学 | 新型的船舶视距制导方法 |
CN107618619A (zh) * | 2017-09-15 | 2018-01-23 | 广船国际有限公司 | 一种船舶tcs自动检测方法 |
CN108801262B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-09-03 | 青岛中乌特种船舶研究设计院有限公司 | 一种船舶自动航行控制器航路规划与纠偏修正方法 |
CN110294074B (zh) * | 2019-05-13 | 2021-12-03 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种具有北斗差分信号动力定位系统的科考船 |
CN110163438B (zh) * | 2019-05-24 | 2023-07-28 | 上海海事大学 | 一种大圆航线距离效益的评估方法 |
CN110986943B (zh) * | 2019-11-01 | 2023-03-28 | 智慧航海(青岛)科技有限公司 | 一种船舶航行路径智能优化方法及装置 |
CN111007879B (zh) * | 2019-11-28 | 2023-06-30 | 智慧航海(青岛)科技有限公司 | 一种船舶自动循迹的实现方法及装置 |
CN114415667B (zh) * | 2021-12-21 | 2024-06-14 | 中国船舶重工集团公司七五0试验场 | 一种航行体跨域航迹修正方法及存储介质 |
CN115571299B (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-03 | 亿海蓝(北京)数据技术股份公司 | 船舶的偏航判定方法、装置、可读存储介质和船舶 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19803078A1 (de) * | 1998-01-28 | 1999-07-29 | Univ Rostock | Verfahren und Einrichtung zur automatischen Bahnführung eines Schiffes mit integriertem Bahnregler |
JP3999976B2 (ja) * | 2002-02-01 | 2007-10-31 | 川崎重工業株式会社 | 操船方法及び装置 |
CN201170800Y (zh) * | 2008-02-29 | 2008-12-24 | 江苏科技大学 | 船舶航迹测量与分析装置 |
CN101372257A (zh) * | 2008-10-14 | 2009-02-25 | 江苏科技大学 | 船舶航迹优化分析方法 |
CN201464861U (zh) * | 2009-04-20 | 2010-05-12 | 中国水产科学研究院东海水产研究所 | 一种船舶航迹记录监测装置 |
-
2010
- 2010-06-21 CN CN2010102034127A patent/CN101872195B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19803078A1 (de) * | 1998-01-28 | 1999-07-29 | Univ Rostock | Verfahren und Einrichtung zur automatischen Bahnführung eines Schiffes mit integriertem Bahnregler |
JP3999976B2 (ja) * | 2002-02-01 | 2007-10-31 | 川崎重工業株式会社 | 操船方法及び装置 |
CN201170800Y (zh) * | 2008-02-29 | 2008-12-24 | 江苏科技大学 | 船舶航迹测量与分析装置 |
CN101372257A (zh) * | 2008-10-14 | 2009-02-25 | 江苏科技大学 | 船舶航迹优化分析方法 |
CN201464861U (zh) * | 2009-04-20 | 2010-05-12 | 中国水产科学研究院东海水产研究所 | 一种船舶航迹记录监测装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张显库等.全任务航海模拟器的航迹保持算法.《大连海事大学学报》.2008,第34卷(第4期),59-62. * |
郑云峰等.基于恒向线航法的航迹偏差计算.《大连海事大学学报》.2003,(第02期), * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101872195A (zh) | 2010-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101872195B (zh) | 船舶海上航行航迹解析偏差生成方法 | |
CN105511464B (zh) | 一种船舶自主航行控制系统及控制方法 | |
CN110398250B (zh) | 一种无人艇全局路径规划方法 | |
CN108564202B (zh) | 一种基于环境预报信息的无人艇航线优化方法 | |
AU2007236513B2 (en) | Navigational planning and display method for the sailor's dilemma when heading upwind | |
CN107422736B (zh) | 一种无人船自主返航控制方法 | |
CN110608738B (zh) | 一种无人船全局气象航线动态规划方法和系统 | |
CN111580518B (zh) | 一种基于改进果蝇优化和动态窗口法的无人艇分层避障方法 | |
CN107942095B (zh) | 波浪滑翔器实际航向预测方法 | |
CN103940446B (zh) | 一种基于横坐标系的极区航行船舶捷联惯性导航系统重调方法 | |
CN110849371A (zh) | 一种无人船气象航线动态优化方法和系统 | |
CN104267723A (zh) | 远洋船舶导航自动航行系统及导航方法 | |
CN112036099B (zh) | 一种基于帆船风帆攻角确定最小回转半径的方法 | |
CN107525509A (zh) | 一种基于遗传算法的开敞水域帆船路径规划方法 | |
CN113010958A (zh) | 自航船舶的模拟系统及其运作方法 | |
CN105758405B (zh) | 一种适用于高海况的uuv跟踪母船航迹规划方法 | |
CN112880678A (zh) | 一种复杂水域环境中无人艇航行规划方法 | |
CN107657144A (zh) | 一种基于船舶ais和计程仪数据的近岸流场反演方法 | |
CN117232520A (zh) | 一种适用于海上航行的船舶智能导航系统及导航方法 | |
CN111412918A (zh) | 无人艇全局安全路径规划方法 | |
Liu et al. | A dual-modal unmanned vehicle propelled by marine energy: Design, stability analysis and sea trial | |
Zhou et al. | Ship weather routing based on hybrid genetic algorithm under complicated sea conditions | |
CN205209491U (zh) | 无人艇 | |
CN105911990A (zh) | 用于船舶航行转弯阶段的航迹偏差测定方法 | |
CN114019967A (zh) | 一种适用于狭长航道的无人艇航线规划方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120104 Termination date: 20170621 |