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申请/专利权人：武汉理工大学

摘要：一种基于多点位姿融合解算的船舶辅助靠泊方法及装置，方法包括：在多个硬件部署点布置包括北斗接收机和惯性导航系统的硬件系统；利用硬件系统得到参数单点解算结果；构建基于最小二乘的多点解算模型，对多个硬件系统得到的参数单点解算结果进行融合得到参数多点解算结果；以各硬件部署点为圆心，以船舶转心位置与各硬件部署点的距离为半径作圆确定搜索区域，遍历搜索区域得到船舶实际转心位置；将参数多点解算结果和船舶实际转心位置作为关键靠泊参数；将关键靠泊参数与关键靠泊参数的参考值对比得到参量偏差率，根据参量偏差率做出预警并修正靠泊路径。本发明能够提高船舶关键靠泊参数的解算精度，从而提高船舶靠泊可靠性。

主权项：1.一种基于多点位姿融合解算的船舶辅助靠泊方法，其特征在于，包括：在船舶上设置多个硬件部署点，并在硬件部署点布置包括北斗接收机和惯性导航系统的硬件系统；利用硬件系统得到包括船舶的航向、航速、转心率和离岸距离的参数单点解算结果；在船舶的船首、船尾以及垂直于船舶中轴且经过驾驶台中心的船舶左右两弦处分别布设硬件系统；建立船基坐标系，将硬件系统获取的位置坐标信息转换至船基坐标系中，并解算船舶的航向、航速、转心率和离岸距离；所述航速v为： 式中，X0，Y0为船舶t0时刻的位置坐标；X1，Y1为船舶t1时刻的位置坐标；所述转心率ω为： 式中，ψ0为船舶t0时刻的航向角；ψ1为船舶t1时刻的航向角；当存在高精度电子海图信息时，将高精度电子海图上的实际岸线信息转换至船基坐标系中，得到岸线方程l：l＝αx+βy+γ；式中，α、β、γ为实际岸线信息转换至船基坐标系后岸线方程的参数；将船体补至矩形，并选取E、F为船体俯视矩形图中靠近岸线的两个端点，则E、F两点的离岸距离为： 式中，XE，YE为E点的位置坐标；XF，YF为F点的位置坐标；DE为E点的离岸距离；DF为F点的离岸距离；选取离岸距离的最小值作为船舶的离岸距离D：D＝min{DE，DF}；构建基于最小二乘的多点解算模型，对多个硬件系统得到的参数单点解算结果进行融合得到参数多点解算结果；通过硬件系统获取的船舶横向速度和船舶转向速率计算船舶转心位置与各硬件部署点的距离，以各硬件部署点为圆心，以求解的各距离为半径作圆，并通过圆分布的几何特征确定船舶实际转心位置的搜索区域，遍历搜索区域得到船舶实际转心位置；将参数多点解算结果和船舶实际转心位置作为关键靠泊参数；根据硬件系统得到的船舶的航向、航速、转心率和离岸距离，通过线性拟合得到如下方程：f＝aif1+bif2+cif3+dif4+Δ；式中，f为参数多点解算结果；f1、f2、f3、f4为四个参数单点解算结果；Δ为误差扰动项；ai、bi、ci、di为待求未知参数；利用历史测量数据得到如下方程： 式中，为1至n时刻的历史参数多点解算结果；为1至n时刻的4n个历史参数单点解算结果；为待求未知参数；为1至n时刻的误差扰动项；构建高斯-马尔可夫模型： 利用最小二乘法求解得到多点融合参数： 则航向、航速、转心率、离岸距离的多点解算结果为： 式中，ψ、v、ω、D分别为航向、航速、转心率、离岸距离的多点解算结果；分别为航向的多点融合参数；分别为航速的多点融合参数；分别为转心率的多点融合参数；分别为离岸距离的多点融合参数；ψ1、ψ2、ψ3、ψ4分别为四个航向单点解算结果；v1、v2、v3、v4分别为四个航速单点解算结果；ω1、ω2、ω3、ω4分别为四个转心率单点解算结果；D1、D2、D3、D4分别为四个离岸距离单点解算结果；当船舶根据规划的靠泊路径驶过航路点时，将关键靠泊参数与关键靠泊参数的参考值对比得到参量偏差率，根据参量偏差率做出预警并修正靠泊路径。

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