郭义
大连翊达科技有限公司 辽宁省大连市 116600
摘要：为提升船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪的精准性，国内外一直在对船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪进行不懈的研究。国外在对船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪进行研究的过程中，主要侧重于对移动轨迹信息进行加工处理，有学者提出一种基于航迹信息融合的船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪方法。国内对于船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪的研究则主要侧重于对移动轨迹信息进行动态收集，有学者提出一种基于动态捕捉算法的船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪方法。由于在利用以上方法进行船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪时，受轨迹图像噪声较大的影响而无法确定移动轨迹中心，在轨迹图像信噪比为4～12dB的范围内，存在跟踪形态不稳定的问题，因此提出一种新的船舶导航机器移动轨迹的实时检测和跟踪方法。
关键词：单片机；船舶导航；自动控制系统
引言
在长期的船舶导航控制应用中发现，导航系统会对船舶航行路线进行预判，根据预判信息关联数据，完成对船舶航行轨迹的规划。在此过程中，受到船舶所在位置坐标的不同，导航角度实时变化，受此变化影响，船舶方向控制器输出的控制量无法完成实时模量的调节，从而与导航角度之间产生偏差，当偏差量大于控制系统的控制器容错范围时，控制系统的控制精度就会降低，影响船舶航行线路的规划处理。为了有效解决上述问题，有必要对控制系统进行针对性优化设计，从根本上解决控制精度低的问题。
1单机片概述
1.1含义
单片机出现历史较长,计算机技术的发展不仅带动了技术提升,也促使单片机等相应设备出现。单片机功能广泛,通过电路设计可以保证系统按照规定运行,并具备动态接受指令的功能。
1.2型号
由于结构方面的简单设计,单片机出现了许多不同的型号,STM32F103就是其中一种。经过大量的电路系统对比,这种型号的单片机由于价格低廉，适应性强，稳定性好，有益于提高设备的整体功能和电路运行的稳定性。不仅因为其可靠的运行性能,成本编程等因素也需要纳入考虑范围。针对于此应用的外围电路简单数量众多的特性,可以用单片机分开进行控制。
2船舶导航技术论述
船舶导航技术，具体为海上航行的船舶提供相应的航行位置估计、惯性解算、地图、卫星定位以及无线电信信号灯等不同技术的组合，使船舶本身能够建立载体的动态状态，确定位置参数。 该技术依赖航海功能软件，可以实现航线监控，防止船舶发生偏航和穿越安全区。 发生异常时，向船舶发出警告，并附上相应的应急措施。 另外，航行记录可以对船舶航行的所有数据进行全程记录，航海日记也会自动生成。 这样，船员在需要数据时随时可以使用。 另外，该技术涵盖的自动屏蔽功能软件非常先进，气象信息处理软件非常发达。 在这项技术中，另一个不可忽视的系统是综合导航系统，可以精确提供舰船位置、航向及航次的测试数据，同时深入分析海洋气象及水深数据，进一步保障航行安全。 另外，雷达图像、ARPA信息系统可以与电子海图一起显示，可以准确测量从目标到传播的距离、方位，导航系统还可以显示船舶货物装卸和船体航运的稳定性、强度等重要参数。
3船舶导航技术现代化发展趋势
电子导航战略是2008年11月由国际海事组织第85届海安会提出的，确定由GMDSS现代化技术提供技术支持。 这表明电子导航战略以现代通信和导航技术为技术支撑的综合导航系统为目标，实现船舶通信和导航的现代化、智能管理。
在E-Navigation战略中，作为核心技术，GMDSS和VEDS技术可以为船舶提供岸上和岸上的船舶数据交换支持AIS和GPS可以为船舶提供准确的定位数据电子海图现实信息系统( ECDIS )， 这些技术不仅可以实现船舶导航技术的现代化管理，还可以进行数据信息的安全、准确的传输，航行时可以通过大量的数据获取来科学地评价航行安全性。 2017年，国际海事组织完成了船舶综合导航系统性能标准的制定和实施，促进了船舶导航技术的标准化和统一化，推动了船舶导航技术现代化的发展历程。 AIS系统于20世纪90年代广泛应用于船舶领域，对当时海上业务的发展起到了巨大的推动作用。 但是，随着船舶技术的高速发展，不仅航速提高，船舶尺度也提高，海上交通繁荣，其中不乏危险货物的运输，对船舶导航技术的需求也越来越高，AIS系统不仅难以满足需求，而且随着船舶数量的增加 VDES基于AIS系统，为了适应日益增长的技术需求，将甚高频数据交换和特殊应用消息两种技术结合起来，不仅提高了卫星系统与地面系统的兼容性，也大大提高了岸船与船岸之间数据交换的安全和效率， VDES的实际优点可以归纳为:提高船舶位置报告和安全性信息的优先级，数据传输的安全性也采用了专用带宽保护技术。 首先，保留AIS专用信道，降低信道占有率其次，包含水文和气象等信息的与导航无关的非安全信息，进行剥离处理后用特殊的应用报文技术进行传输，为了确保传输的速度和安全性，开设2个25kHz的信道。 最后通过100kHz的双频信道传输其他数据信息。 通过对处理的形势进行分类，保障船舶通信的效率，提高通信速度和安全。 二是船舶可以根据实际航行情况，主动与港口、其他船舶、海图信息中心进行信息传输和索取。 三是通过可以根据实际传输状况自由调整传输信道的手段，保障传输效率。 因而，VEDS的应用不仅解决了AIS的信息过载问题，促进了船舶通信导航技术的推进发展，有利于GMDSS现代化和E-Navigation战略的推进。
4设计搜索算法分析
4.1数据库的搜索算法分析
功能数据库的检索功能比较浅，一般选择简单直接的盲目算法进行分析、研究，盲目算法主要包括迭代深化检索算法、宽度优先算法以及深度优先算法等，其中深度优先算法从深度0层开始更深 深度优先搜索算法是沿深度方向的分析，一般只有上次节点访问不是目标节点，没有生成其他节点时，才会进行分析、计算方法。 迭代深化算法主要分析搜索深度的一种，根据深度限制进行搜索分析。 三种检索算法具体选择哪个，根据具体需求进行具体分析。 一般来说，综合三种算法的优缺点，宽度优先搜索空间和时间比较复杂，当目标节点远离初始节点时，会出现很多无用的节点，降低搜索效率。 深度优先搜索算法所需的空间很少，对于深度只有2的功能数据库，一般选择深度优先算法。
4.2启发式搜索算法
在搜索碰撞危险船信息中应用启发式的搜索算法，一般在搜索事件式信息函数，使用启发式算法搜索危险船舶信息时，通过电子海图和气阀搜索算法的综合分析、比较，经常使用一般的优先算法 使用岁启发式函数进行限制，然后使用启发式搜索算法进行数据分析，搜索危险船舶的启发式算法限制较少，因此一般的通用图算法适合于搜索危险船舶。 在搜索算法中，重要性函数的评价一般使用节点来判断，该函数可以表达问题的启发式信息，但函数形式一般根据特征问题来决定。 一般是值班条例和船舶避碰的条件下能够判断两船是否有碰撞的危险，一般利用DCPA进行评判。
结束语
根据传统导航自动控制系统中导航角度与控制模量间的关系，找到了导致船舶导航自动控制系统控制精度降低的原因。利用单片机的技术特性，提出了单片机的船舶导航自动控制系统，并对硬件设计与软件算法流程，进行了详细的描述。通过仿真对比实验，证明了设计系统的有效性。设计系统的提出，找到了解决控制精度低问题的新切入点，丰富了控制性问题的解决思路。
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