[信息与通信]GPS定位航标灯

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1、多功能太阳能一体化航标灯研究与应用付向斌武汉理工大学多功能太阳能一体化航标灯研究与应用（申请工学硕士学位论文）培养单位：自动化学院学科专业：电机与电器研究生：付向斌指导教师：戴亚文教授2012年5月分类号密级UDC学校代码10497我陵況三衣專学位论文题目多功能太阳能一体化航标灯研究与应用英文TheresearchandapplicationofMultifunctionalSolar题目IntegrationNavigationLight研究生姓名付向斌姓名-戴亚文职称教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学

2、自动化学院邮编430070姓名职称学位副指导教师单位名称邮编申请学位级别硕士学科专业名称电机与电器论文提交日期2012年4月论文答辩日期2012年5月28日学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2012年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论

3、文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息研究生（签名）:导师（签名）:日期服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）摘要随着我国水路运输系统

4、的迅速发展，内河航道、航运规模变得越来越大，航道监控不力带来的经济损失日益严重。航标灯是江河与海洋船舶航行的重要助航标志，为船舶安全便利地航行提供了信息服务。随着信息技术的发展，航标灯技术在水运业创造了巨大的安全效益，由早期的煤油航标灯到现在的太阳能航标灯，它的发展跟随社会的需求与科学技术的进步而进步。太阳能航标灯作为当前较先进的航标灯，仍存在功能单一、易被过往船舶撞损、需人工定期逐一检查、管理维护成木高等缺陷。如何实现航标灯工作状态的远程监测、避免撞击以及撞击后报警成为广大航道人员十分关注的问题。木课题提出多

5、功能太阳能一体化航标灯设计，基于低功耗设计原则，采用高精度的GPS伪距差分定位和温度补偿大量程超声波测距技术，实现防撞预警功能；通过GPRS无线传输，服务端上位机编写数据接收软件，实现故障诊断与远程监测的功能。这种航标灯设计为基于物联网的数字化航道的建设提供关键技术基础，对航道的安全和管理信息化水平的提高具有重要意义。木课题主要工作如下：1）采用模块化的设计方法，基于低功耗的设计理论，设计前端数据采集与GPRS无线传输方案，提出了低功耗的控制目标。2）开展温度补偿大量程超声波测距的学习，完成能准确快速的超声波测

6、距功能的开发（20m范围）。3）釆用GPS伪距差分定位新方法，减小误差，实现定位精度〈3米的设计目标。4）釆用GPRS无线传输技术完成距离数据、位置数据、工作状态数据的传输。5）在服务端上位机构建SQL数据库，LABVIEW软件编写友好人机交互界面，建立远程监控中心软件系统，能实时、形象的显示航标灯状态的功能，并及时反映状态变化。关键词：低功耗，大量程超声波测距，GPS伪距差分定位Abstract目录摘要4Abstract5目录6第1章绪论11.1课题的研究背景及意义81.2国内外研究状况及发展趋势91.2.1

7、航标灯的发展状况91.2.2GPS差分定位技术的发展状况101.2.3超声波测距技术的发展状况121.2.4无线通信系统的发展状况131.3本课题研究内容、目标及论文组织结构151.3.1研究内容151.3.2研究目标151.3.3论文组织结构16第2章系统总体方案设计172.1系统设计原则172.2系统的总体结构与功能概述192.2.1电源管理单元192.2.2前端数据采集单元232.2.3防撞预警单元232.2.4GPRS无线传输单元232.2.5可视化管理单元242.3系统低功耗设计242.3.1硬件低功

8、耗设计242.3.2软件低功耗设计272.4系统可靠性设计282.5系统功耗计算302.6本章小结30第3章GPS模块数据处理及算法改进313.1GPS概述313.2GPS接收机数据格式处理323.2.1GPS数据格式协议323.2.2GPS数据处理333.3多基站GPS伪距差分定位改进方法343.3.1GPS主要误差源分析343.3.2单基站GPS伪距差分定位模型353.3.3多基站