AIS與導(dǎo)航雷達(dá)信息融合仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)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(wèn)題。船舶通常使用AIS和雷達(dá)實(shí)時(shí)獲取海上交通信息來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。在船舶安全導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中,對(duì)AIS和雷達(dá)獲取信息的處理無(wú)疑是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。AIS具有在船舶之間進(jìn)行船舶信息交換與識(shí)別的功能,雷達(dá)具有自主的對(duì)船舶周圍環(huán)境進(jìn)行全面探測(cè)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(dá)信息進(jìn)行融合處理,以實(shí)現(xiàn)AIS與雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),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(duì)AIS與雷達(dá)信息融合問(wèn)題進(jìn)行研究,以解決工程中的實(shí)際問(wèn)題。論文的主要工作如下:
　　 首先,介紹了AIS與雷達(dá)傳感器的工作原理,闡述了AIS與雷達(dá)傳感器的特點(diǎn)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(dá)兩個(gè)傳感器特點(diǎn),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(dá)信息融合

3、的基本步驟,包括:坐標(biāo)變換、時(shí)間配準(zhǔn)、航跡相關(guān)、信息融合。根據(jù)以上基本步驟,重點(diǎn)對(duì)每一步應(yīng)該采取的方法進(jìn)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(cè)到的AIS與雷達(dá)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下;時(shí)間配準(zhǔn)采用分段線性插值方法,將傳感器觀測(cè)到的不同步的觀測(cè)信息同步到同一時(shí)刻;航跡相關(guān)采用模糊關(guān)聯(lián)的方法,通過(guò)分析模糊雙門限航跡關(guān)聯(lián)方法,并對(duì)該方法進(jìn)行改進(jìn),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(duì)傳感器精度未知情況,采用最大似然函數(shù)估計(jì)方法估計(jì)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(duì)AIS與雷達(dá)傳感器信息進(jìn)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(jìn)行擬合,得到一條能夠更好逼近真實(shí)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(jì)了一個(gè)AIS與雷達(dá)的信息融合平臺(tái),并將分析得到的信息融合方法