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AIS与导航雷达信息融合仿真平台设计与应用
| 论文题名： | AIS与导航雷达信息融合仿真平台设计与应用 |
| 关键词： | 船舶自动识别系统;导航雷达;雷达传感器;信息融合;仿真平台 |
| 摘要： | 随着海上交通日益繁忙,海上交通事故频繁发生,船舶安全导航己经成为急需解决的问题。船舶通常使用AIS和雷达实时获取海上交通信息来实现导航。在船舶安全导航实现的过程中,对AIS和雷达获取信息的处理无疑是一项关键技术。AIS具有在船舶之间进行船舶信息交换与识别的功能,雷达具有自主的对船舶周围环境进行全面探测的功能,两种传感器的功能不能相互替代。因此,将获取的AIS与雷达信息进行融合处理,以实现AIS与雷达的优势互补,从而保证船舶航行的安全,是船舶航行安全技术的发展方向。 本课题以船舶安全导航技术研究为背景,对AIS与雷达信息融合问题进行研究,以解决工程中的实际问题。论文的主要工作如下: 首先,介绍了AIS与雷达传感器的工作原理,阐述了AIS与雷达传感器的特点及两者在航海中的应用。分析了信息融合的基本原理、方法和结构模型,在此基础上结合AIS与雷达两个传感器特点,选择分布式结构作为信息融合的结构模型。 其次,分析了AIS与雷达信息融合的基本步骤,包括:坐标变换、时间配准、航迹相关、信息融合。根据以上基本步骤,重点对每一步应该采取的方法进行深入研究,并给出具体的解决方法。具体方法为:坐标变换采用高斯-克吕格投影与极坐标变换,将观测到的AIS与雷达数据信息转换到统一的坐标系下;时间配准采用分段线性插值方法,将传感器观测到的不同步的观测信息同步到同一时刻;航迹相关采用模糊关联的方法,通过分析模糊双门限航迹关联方法,并对该方法进行改进,从而加速了航迹相关的判定;在信息融合环节,针对传感器精度未知情况,采用最大似然函数估计方法估计方差,推算精度,并导出了一种确定传感器权值分配方法。 然后,采用Matlab对AIS与雷达传感器信息进行建模仿真,并利用最小二乘法将融合后的航迹数据进行拟合,得到一条能够更好逼近真实航线的航迹,由融合结果可知,该融合方法具有较好的稳定性。 最后,以电子海图显示与信息系统(ECDIS)为基础,设计了一个AIS与雷达的信息融合平台,并将分析得到的信息融合方法应用于平台中,该平台可以更好的为船舶航行提供安全导航服务。本文提出的信息融合方法简便、高效,具有很强的实用价值,可适用于多传感器的信息融合。 |
| 作者： | 蒋聪 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 赵玉新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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