AIS與導(dǎo)航雷達信息融合仿真平臺設(shè)計與應(yīng)用.pdf

1、隨著海上交通日益繁忙,海上交通事故頻繁發(fā)生,船舶安全導(dǎo)航己經(jīng)成為急需解決的問題。船舶通常使用AIS和雷達實時獲取海上交通信息來實現(xiàn)導(dǎo)航。在船舶安全導(dǎo)航實現(xiàn)的過程中,對AIS和雷達獲取信息的處理無疑是一項關(guān)鍵技術(shù)。AIS具有在船舶之間進行船舶信息交換與識別的功能,雷達具有自主的對船舶周圍環(huán)境進行全面探測的功能,兩種傳感器的功能不能相互替代。因此,將獲取的AIS與雷達信息進行融合處理,以實現(xiàn)AIS與雷達的優(yōu)勢互補,從而保證船舶航行的安全,是

2、船舶航行安全技術(shù)的發(fā)展方向。
　　 本課題以船舶安全導(dǎo)航技術(shù)研究為背景,對AIS與雷達信息融合問題進行研究,以解決工程中的實際問題。論文的主要工作如下:
　　 首先,介紹了AIS與雷達傳感器的工作原理,闡述了AIS與雷達傳感器的特點及兩者在航海中的應(yīng)用。分析了信息融合的基本原理、方法和結(jié)構(gòu)模型,在此基礎(chǔ)上結(jié)合AIS與雷達兩個傳感器特點,選擇分布式結(jié)構(gòu)作為信息融合的結(jié)構(gòu)模型。
　　 其次,分析了AIS與雷達信息融合

3、的基本步驟,包括:坐標(biāo)變換、時間配準(zhǔn)、航跡相關(guān)、信息融合。根據(jù)以上基本步驟,重點對每一步應(yīng)該采取的方法進行深入研究,并給出具體的解決方法。具體方法為:坐標(biāo)變換采用高斯-克呂格投影與極坐標(biāo)變換,將觀測到的AIS與雷達數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下;時間配準(zhǔn)采用分段線性插值方法,將傳感器觀測到的不同步的觀測信息同步到同一時刻;航跡相關(guān)采用模糊關(guān)聯(lián)的方法,通過分析模糊雙門限航跡關(guān)聯(lián)方法,并對該方法進行改進,從而加速了航跡相關(guān)的判定;在信息融合環(huán)

4、節(jié),針對傳感器精度未知情況,采用最大似然函數(shù)估計方法估計方差,推算精度,并導(dǎo)出了一種確定傳感器權(quán)值分配方法。
　　 然后,采用Matlab對AIS與雷達傳感器信息進行建模仿真,并利用最小二乘法將融合后的航跡數(shù)據(jù)進行擬合,得到一條能夠更好逼近真實航線的航跡,由融合結(jié)果可知,該融合方法具有較好的穩(wěn)定性。
　　 最后,以電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)為基礎(chǔ),設(shè)計了一個AIS與雷達的信息融合平臺,并將分析得到的信息融合方法