CN113686338A - 一种基于惯性导航设备的航路优化方法 - Google Patents
一种基于惯性导航设备的航路优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113686338A CN113686338A CN202110927334.3A CN202110927334A CN113686338A CN 113686338 A CN113686338 A CN 113686338A CN 202110927334 A CN202110927334 A CN 202110927334A CN 113686338 A CN113686338 A CN 113686338A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- route
- data
- inertial navigation
- driving route
- optimization
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
- G01C21/203—Specially adapted for sailing ships
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
- G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
- G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于惯性导航设备的航路优化方法，先根据目标位置获取预行驶航线，然后获取预报天气参数并对预行驶航线进行修订，获取指导行驶航线，然后平台实时采集洋面环境数据，最后船舶基于指导行驶航线行驶并对指导行驶航线进行标定；本发明能够在船舶行驶过程中根据实时洋面环境数据进行航段的微调整，在保证行驶的基础航线稳定的情况提高航线精确度和安全性，同时航线修订幅度小，保证航线的平稳性和可靠性，进一步提升航行安全。
Description
技术领域
本发明属于导航优化技术领域，具体涉及一种基于惯性导航设备的航路优化方法。
背景技术
目前，船舶航线规划多依赖历史航线数据进行计算获取，或者结合气象数据进行预判路线的获取，但是，由于海上环境瞬息万变，在航行过程中航线沿线环境极大可能会出现较大变化，给海上航行带来极大不确定性和安全隐患。虽然也有根据实时获取的气象数据或航行数据进行航路优化的方式，但是该种优化方法往往是对整个航路进行完全替换或是航段的大规模更换，极易造成航路衔接不流畅、航线延长、计算不精确等情况的发生，为航行安全造成极大威胁。
发明内容
本发明的目的在于改善现有技术中存在的不足,提供一种基于惯性导航设备的航路优化方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于惯性导航设备的航路优化方法，包括以下步骤:
S1、根据目标位置获取预行驶航线；
S2、获取预报天气参数并对预行驶航线进行修订，获取指导行驶航线；
S3、平台实时采集洋面环境数据；
S4、船舶基于指导行驶航线行驶并对指导行驶航线进行标定；具体包括：
S401：船舶采用惯性导航设备按照指导行驶航线行驶，并以T为周期从平台获取海洋的环境数据；
S402：根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案；
S403：选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订；
S404：重复步骤S401至步骤S403，直至船舶到达终点。
进一步地，所述步骤S401中，船舶采用惯性导航设备行驶过程中对惯性导航设备测量值进行标定，具体过程为：
1.1：为航线行驶过程设定多个优化点并在优化点获取惯性导航设备测量值；
1.2：根据陀螺常值漂移量构建粒子数据集合，在陀螺常值漂移的变化范围内随机初始化粒子数据；所述粒子数据包括速度数据和位置数据；
1.3：迭代计算每个粒子的速度数据和位置数据，获取最优粒子数据；
1.4：使用当前群体的最优粒子数据获取待标定惯性导航的陀螺常值漂移量；
1.5：从待标定惯性导航设备的脱落测量值中扣除步骤1.4所得陀螺常值漂移量，获取标定后的惯性导航测量值。
进一步地，步骤S3所述洋面环境数据的获取具体包括：
S301：将指导行驶航线所在区域划分为多个连续航段；
S302：对航段Xi中指导行驶航线所在区域及其临近区域设置多个测样点；
S303：采集测样点Aij的实时洋面障碍数据和气象数据；Aij表示航段Xi的第j个测样点。
进一步地，所述步骤S402中根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案具体包括：
S2.1：将洋面障碍数据和气象数据分别转化为影响分值；
S2.2：设定多条待选路线并计算每条待选路线上测样点的影响分值之和；
S2.3：根据计算结果对多条待选路线进行分类；
S2.4：将分类结果及对应的待选路线坐标信息打包，生成多个优化方案。
进一步地，步骤S403中所述选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订具体包括：
S3.1：根据驾驶习惯由控制系统自动选择优化方案或由驾驶人员自主选择优化方案；
S3.2：将优化方案待选路线各航段的影响分值与指导行驶航线中对应航段的影响分值进行比较；
S3.3：根据比较结果对指导行驶航线各个航段路线数据进行融合计算；
S3.4：根据融合计算结果对指导行驶航线进行优化更新。。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过先通过预报的天气参数获取指导行驶航线，再在行驶过程中根据实时洋面环境数据进行航段的微调整，在保证行驶的基础航线稳定的情况提高航线精确度和安全性，同时航线修订幅度小，保证航线的平稳性和可靠性，进一步提升航行安全；
2、通过将指导行驶航段划分为多个连续航段，并对航线所在区域及其临近区域设置测样点，以航段为单位进行航线调整，降低航线调整幅度，同时，采样点的设置保证了优化航线的覆盖全面性和可靠性，进一步提升优化效果；
3、通过将洋面障碍数据和气象数据转化为影响分值，并以航线上的影响分值之和作为分类标准，分类计算简单且分类结果精度高，在降低优化方案计算量的基础上有效提升优化方案的精确度和可靠性。
4、通过对指导行驶航线各个航段路线数据进行融合计算，提升了优化后不同航段之间的过渡性，保证航线行驶的平稳。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括以下步骤：
S1、根据目标位置获取预行驶航线；
S2、获取预报天气参数并对预行驶航线进行修订，获取指导行驶航线；
S3、平台实时采集洋面环境数据；
S4、船舶基于指导行驶航线行驶并对指导行驶航线进行标定；具体包括：
S401：船舶采用惯性导航设备按照指导行驶航线行驶，并以T为周期从平台获取海洋的环境数据。
S402：根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案。
S403：选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订。
S404：重复步骤S401至步骤S403，直至船舶到达终点。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开了一种基于惯性导航设备的航路优化方法，包括以下步骤:
S1、根据目标位置获取预行驶航线。
先在北斗卫星系统或GPS系统等导航系统上设定目标位置坐标，根据历史航线自动获取预行驶航线。
S2、获取预报天气参数并对预行驶航线进行修订，获取指导行驶航线。
获取对于预行驶航线所在区域的预报天气参数，并根据天气参数对可能出现的洋流等洋面灾害进行预判，对预行驶航线进行初步优化，获取航行的基础线路-指导行驶航线。
S3、平台实时采集洋面环境数据。
具体包括：
S301：将指导行驶航线所在区域划分为多个连续航段。
S302：对航段Xi中指导行驶航线所在区域及其临近区域设置多个测样点。
S303：采集测样点Aij的实时洋面障碍数据和气象数据。洋面障碍数据包括海水深度、暗礁坐标、暗礁尺寸、其他船只坐标等，气象数据包括风力、降水、潮汐状态等。
S4、船舶基于指导行驶航线行驶并对指导行驶航线进行标定。
具体包括：
S401：船舶采用惯性导航设备按照指导行驶航线行驶，并以T为周期从平台获取海洋的环境数据。
在船舶采用惯性导航设备行驶过程中，为了保持航线监测数值的准确性，需要对惯性导航设备测量值进行标定，具体过程为：
1.1：为航线行驶过程设定多个优化点并在优化点获取惯性导航设备测量值；
1.2：根据陀螺常值漂移量构建粒子数据集合，在陀螺常值漂移的变化范围内随机初始化粒子数据；所述粒子数据包括速度数据和位置数据；
1.3：迭代计算每个粒子的速度数据和位置数据，获取最优粒子数据；
1.4：使用当前群体的最优粒子数据获取待标定惯性导航的陀螺常值漂移量；
1.5：从待标定惯性导航设备的脱落测量值中扣除步骤1.4所得陀螺常值漂移量，获取标定后的惯性导航测量值。
S402：根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案。
根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案具体包括：
S2.1：将洋面障碍数据和气象数据分别转化为影响分值；
S2.2：设定多条待选路线并计算每条待选路线上测样点的影响分值之和；
S2.3：根据计算结果对多条待选路线进行分类；
S2.4：将分类结果及对应的待选路线坐标信息打包，生成多个优化方案。
S403：选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订。具体包括：
S3.1：根据驾驶习惯由控制系统自动选择优化方案或由驾驶人员自主选择优化方案；
S3.2：将优化方案待选路线各航段的影响分值与指导行驶航线中对应航段的影响分值进行比较；
S3.3：根据比较结果对指导行驶航线各个航段路线数据进行融合计算；
S3.4：根据融合计算结果对指导行驶航线进行优化更新。
S404：重复步骤S401至步骤S403，直至船舶到达终点。
本发明能够在船舶行驶过程中根据实时洋面环境数据进行航段的微调整，在保证行驶的基础航线稳定的情况提高航线精确度和安全性，同时航线修订幅度小，保证航线的平稳性和可靠性，进一步提升航行安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于惯性导航设备的航路优化方法，其特征在于：包括以下步骤:
S1、根据目标位置获取预行驶航线；
S2、获取预报天气参数并对预行驶航线进行修订，获取指导行驶航线；
S3、平台实时采集洋面环境数据；
S4、船舶基于指导行驶航线行驶并对指导行驶航线进行标定；具体包括：
S401：船舶采用惯性导航设备按照指导行驶航线行驶，并以T为周期从平台获取海洋的环境数据；
S402：根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案；
S403：选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订；
S404：重复步骤S401至步骤S403，直至船舶到达终点。
2.根据权利要求1所述的基于惯性导航设备的航路优化方法，其特征在于：所述步骤S401中，船舶采用惯性导航设备行驶过程中对惯性导航设备测量值进行标定，具体过程为：
1.1：为航线行驶过程设定多个优化点并在优化点获取惯性导航设备测量值；
1.2：根据陀螺常值漂移量构建粒子数据集合，在陀螺常值漂移的变化范围内随机初始化粒子数据；所述粒子数据包括速度数据和位置数据；
1.3：迭代计算每个粒子的速度数据和位置数据，获取最优粒子数据；
1.4：使用当前群体的最优粒子数据获取待标定惯性导航的陀螺常值漂移量；
1.5：从待标定惯性导航设备的脱落测量值中扣除步骤1.4所得陀螺常值漂移量，获取标定后的惯性导航测量值。
3.根据权利要求1所述的基于惯性导航设备的航路优化方法，其特征在于：步骤S3所述洋面环境数据的获取具体包括：
S301：将指导行驶航线所在区域划分为多个连续航段；
S302：对航段Xi中指导行驶航线所在区域及其临近区域设置多个测样点；
S303：采集测样点Aij的实时洋面障碍数据和气象数据；Aij表示航段Xi的第j个测样点。
4.根据权利要求3所述的基于惯性导航设备的航路优化方法，其特征在于：所述步骤S402中根据获取的海洋环境数据生成多个优化方案具体包括：
S2.1：将洋面障碍数据和气象数据分别转化为影响分值；
S2.2：设定多条待选路线并计算每条待选路线上测样点的影响分值之和；
S2.3：根据计算结果对多条待选路线进行分类；
S2.4：将分类结果及对应的待选路线坐标信息打包，生成多个优化方案。
5.根据权利要求4所述的基于惯性导航设备的航路优化方法，其特征在于：步骤S403中所述选取优化方案并对指导行驶航线进行实时修订具体包括：
S3.1：根据驾驶习惯由控制系统自动选择优化方案或由驾驶人员自主选择优化方案；
S3.2：将优化方案待选路线各航段的影响分值与指导行驶航线中对应航段的影响分值进行比较；
S3.3：根据比较结果对指导行驶航线各个航段路线数据进行融合计算；
S3.4：根据融合计算结果对指导行驶航线进行优化更新。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110927334.3A CN113686338A (zh) | 2021-08-12 | 2021-08-12 | 一种基于惯性导航设备的航路优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110927334.3A CN113686338A (zh) | 2021-08-12 | 2021-08-12 | 一种基于惯性导航设备的航路优化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113686338A true CN113686338A (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=78579651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110927334.3A Pending CN113686338A (zh) | 2021-08-12 | 2021-08-12 | 一种基于惯性导航设备的航路优化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113686338A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114154658A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-08 | 北京比福特科技发展有限公司 | 一种基于海洋气象的风电场检修航线计算方法及系统 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104267723A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-07 | 江苏科技大学 | 远洋船舶导航自动航行系统及导航方法 |
| KR20170011604A (ko) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 대우조선해양 주식회사 | 해양 기상환경데이터 통합분석장치 |
| CN108564202A (zh) * | 2018-03-18 | 2018-09-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于环境预报信息的无人艇航线优化方法 |
| CN110147900A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-08-20 | 上海海事大学 | 一种船舶航线航速多任务综合优化方法 |
| CN110849371A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 青岛科技大学 | 一种无人船气象航线动态优化方法和系统 |
| CN111090278A (zh) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 大连永航科技有限公司 | 基于海洋天气预报的自动导航系统 |
| CN111089591A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-01 | 中船航海科技有限责任公司 | 一种船舶航线规划方法、系统、终端及一种存储介质 |
| CN111638563A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-08 | 交通运输部规划研究院 | 一种航线天气预报的方法 |
| CN111832690A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-27 | 中国人民解放军海军工程大学 | 基于粒子群优化算法的惯导系统的陀螺测量值计算方法 |
| CN113044180A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-29 | 杭州华雁数码电子有限公司 | 基于大数据中心的船舶航行监测系统及其安全监控方法 |
-
2021
- 2021-08-12 CN CN202110927334.3A patent/CN113686338A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104267723A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-07 | 江苏科技大学 | 远洋船舶导航自动航行系统及导航方法 |
| KR20170011604A (ko) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 대우조선해양 주식회사 | 해양 기상환경데이터 통합분석장치 |
| CN108564202A (zh) * | 2018-03-18 | 2018-09-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于环境预报信息的无人艇航线优化方法 |
| CN111090278A (zh) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | 大连永航科技有限公司 | 基于海洋天气预报的自动导航系统 |
| CN110147900A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-08-20 | 上海海事大学 | 一种船舶航线航速多任务综合优化方法 |
| CN110849371A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 青岛科技大学 | 一种无人船气象航线动态优化方法和系统 |
| CN111089591A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-01 | 中船航海科技有限责任公司 | 一种船舶航线规划方法、系统、终端及一种存储介质 |
| CN111638563A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-08 | 交通运输部规划研究院 | 一种航线天气预报的方法 |
| CN111832690A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-10-27 | 中国人民解放军海军工程大学 | 基于粒子群优化算法的惯导系统的陀螺测量值计算方法 |
| CN113044180A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-29 | 杭州华雁数码电子有限公司 | 基于大数据中心的船舶航行监测系统及其安全监控方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114154658A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-08 | 北京比福特科技发展有限公司 | 一种基于海洋气象的风电场检修航线计算方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111307162B (zh) | 用于自动驾驶场景的多传感器融合定位方法 | |
| CN107515621B (zh) | 基于输电线路电磁感知的巡线无人机飞行轨迹控制方法 | |
| CN100561130C (zh) | 一种导航定位数据的校正方法 | |
| CN106990401B (zh) | 基于全波形机载激光雷达数据二类高程误差修正方法 | |
| CN112066982B (zh) | 一种在高动态环境下的工业移动机器人定位方法 | |
| CN109782756A (zh) | 具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人 | |
| CN110187372B (zh) | 一种低速无人车园区内组合导航方法及系统 | |
| CN106469505B (zh) | 一种浮动车轨迹纠偏方法和装置 | |
| CN103984355A (zh) | 一种巡检飞行机器人与架空电力线路距离预测和保持方法 | |
| CN113791074A (zh) | 一种基于多传感器融合的无人机桥梁裂缝巡检系统及方法 | |
| CN113405560B (zh) | 车辆定位和路径规划统一建模方法 | |
| CN112987067B (zh) | 组合导航的洋流速度估计方法、装置和一种处理器 | |
| CN113433553A (zh) | 一种水下机器人多源声学信息融合精确导航方法 | |
| CN110779512B (zh) | 一种测控设备精度鉴定飞行试验航线规划方法 | |
| WO2018180245A1 (ja) | 出力装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 | |
| CN110095108B (zh) | 一种基于bim无人机测绘装置及测绘方法 | |
| CN113686338A (zh) | 一种基于惯性导航设备的航路优化方法 | |
| CN111538106A (zh) | 一种适用于超浅水域的无人化考古勘探方法 | |
| CN114200527A (zh) | 一种基于倾斜摄影的无人机航磁测量方法及系统 | |
| CN109283539A (zh) | 一种适用于高层非平整结构的定位方法 | |
| CN114565176B (zh) | 一种长期船舶轨迹预测方法 | |
| Guo et al. | Novel Trajectory Optimization Algorithm of Vehicle-borne LiDAR Mobile Measurement System. | |
| CN116047111A (zh) | 一种飞行测流方法 | |
| CN107782320A (zh) | 一种车辆定位方法 | |
| CN110148218A (zh) | 一种大批量机载LiDAR点云数据整体优化的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |