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船舶跟踪与态势估计仿真平台设计与实现
| 论文题名： | 船舶跟踪与态势估计仿真平台设计与实现 |
| 关键词： | 海上船舶;航行安全;航迹跟踪;态势估计;仿真平台 |
| 摘要： | 海洋安全是国家安全的重要组成部分，船舶目标监测是海洋安全保障的工作之一，对船舶目标跟踪与态势估计可以有效了解船舶航行动态和运动趋势。目前用于监测海上船舶的传感器主要有船舰自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)、高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar，HFSWR)和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)等。本文在获取以上传感器数据后，利用相关数据处理软件对传感器数据进行预处理，在PyCharm编译器中，利用Python、HTML和JavaScript语言进行逻辑编程，结合PyQt5、MySQL以及百度地图API等工具，设计并实现船舶跟踪与态势估计仿真平台。论文主要完成的工作如下： 1．完成仿真平台数据预处理，建立数据集。包括涉及船舶动向的AIS数据、HFSWR数据、气象和海浪数据。对HFSWR数据进行了杂波抑制、目标检测并完成点迹关联等工作，设计了一种改进的降维STAP算法对HFSWR中的海杂波进行抑制，杂波抑制效果明显；完成航迹跟踪及态势估计所需其他数据进行统计分析，获得船舶态势要素先验概率。 2．搭建仿真平台数据库并设计仿真平台系统结构。使用数据库管理工具Navicat对MySQL进行可视化操作，构建了包含各个态势要素信息和数据分析结果的数据库；分析仿真平台的设计需求并搭建了仿真平台三层系统结构，包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。 3．设计仿真平台实现算法。通过设计航迹起始、航迹关联和航迹跟踪滤波算法，实现了船舶航迹跟踪，并将航迹跟踪算法植入仿真平台业务逻辑层。设计了船舶态势估计模型，采用概率图算法求解船舶态势，并使用置信传播算法实现态势推理，获得船舶的意图态势、方向态势以及运动状态态势。 4．编程实现仿真平台。在Windows10系统下使用Python、JavaScript和HTML等混合编程，利用PyQt5搭建平台框架，调用百度地图API作为地图显示，使用Pyecharts-gallery显示态势概率分布，实现船舶航迹跟踪和态势显示。 |
| 作者： | 王宁 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 张晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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