雷达与AIS的数据融合及雷达性能评估

摘要

随着航海技术的发展,海上通信导航设备日益增加,为确保航运安全和保护海洋环境提高了有效支持。传统的通信方式一般采用雷达、ARPA和VHF对话得到航海信息。20世纪90年代后,研究出了基于VHFDSC(甚高频数字选择性呼叫)技术的AIS(船舶自动识别系统),它采用GPS提供位置信息,通过在作用区域不断向周围发出询问信号并自动向VTS(船舶交通管理中心)进行报告的方式来获得船舶信息和航行状态,弥补了雷达的缺陷,得到了广泛应用。在同时装配雷达和AIS的海域中,由于两传感器精度不同,得到的数据存在一定的关联和冗余,只有把它们的信息进行有效融合,才能够得到可靠的航运信息,提高航行效率。
　　本文研究的主要内容有两个:一是雷达和AIS的数据融合,二是利用高精度的AIS数据评估雷达性能。本文主要针对的是高频地波雷达,数据融合主要研究位置级融合。雷达性能评估主要对雷达的航速、航向、距离、方位、径向速度五个指标进行评估。首先,本文研究了高频地波雷达和AIS的性能特点,尤其是监测数据的特点;其次研究确立了数据融合采用的算法,并对算法进行了matlab仿真验证;最后,用VC++设计海图软件来完成数据融合和雷达性能评估功能,并能在海图上显示。
　　数据融合算法最重要的就是判断航迹相关,本文采用的是基于模糊综合评判的方法。雷达是根据距离和方位来确定目标位置的,AIS则采用经纬度来定位目标,在判断相关之前,首先要进行坐标转换,把二者测得的目标位置信息转换到同一坐标系下,才能进行下一步运算。雷达和AIS的信息数据率不同,针对同一目标测得的位置信息也不可能来自同一时刻,所以还需要进行时空统一,即让两个传感器的信息进行同步,这样得到同一个时刻的目标位置信息才能进行判断相关。判断相关是最重要的一步,最主要的影响船舶位置的有航速、航向、距离三个因素,本文通过判断它们的综合相似度来判断航迹相关。最后对相关联数据进行加权融合得到可融合航迹,与此同时利用相关联的数据来做出雷达性能的判断。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2研究现状

1.3主要研究内容

1.4本文的章节安排

第2章 AIS系统和高频地波雷达概述

2.1 AIS的发展和使用现状

2.2 AIS的技术特点

2.3 AIS系统的通信解决方案

2.4 AIS信息分类

2.5高频地波雷达的发展现状

2.6高频地波雷达的基本原理

2.7高频地波雷达的精度

2.8本章小结

第3章 多传感器数据融合

3.1数据融合的概念

3.2数据融合的层次模型

3.3位置级数据融合的结构模型

3.4常用的数据融合算法

3.5应用

3.6本章小结

第4章 AIS和雷达的数据融合与仿真验证

4.1数据融合算法

4.2雷达性能评估

4.3计算机仿真验证

4.4本章小结

第5章 AIS和雷达数据融合的软件实现

5.1 Visual C++概述

5.2 Microsoft SQL Server 2008概述

5.3软件需求分析

5.4系统方案设计

5.5系统软件实现

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢