近海监控系统中的多源信息融合算法研究

发布时间：2017-11-02 17:32

  本文关键词：近海监控系统中的多源信息融合算法研究

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【摘要】：近海监控系统可以监视海岸线安全、维护海上交通秩序、识别和拦截海域内的危险目标、预防港口偷袭等,是维护国家主权、安全和海洋权益的必备力量。然而随着我国进出口贸易量日益增多,国内各港口、码头航运密度大幅增加,近海海事监管不得不面对环境复杂化、目标密集化、需求高端化的新形势,靠单一传感器独立工作的监控系统已经难以适应当代近海海事监管需求,利用多源信息融合技术整合多个同、异类监控系统,已然成为现在近海监控系统的重要研究方向和发展趋势。此外,值得一提的是现在国内常见近海监控系统的关键设备和技术大多都来自发达国家,其发展和建设都受到垄断和制约,站在长远角度思考,研究和发展拥有自主知识产权的近海监控系统,具有十分重要的意义。本文围绕上述问题,对近海监控系统的核心多源信息融合算法进行了研究,并利用实测数据对相关算法进行验证,同时结合项目的具体需求,完成了近海监控系统软件的设计与实现。主要工作和贡献如下:1、数据预处理阶段,采用基于非合作目标的多传感器系统误差配准算法对多部雷达间的系统误差进行校准,通过高斯-克吕格投影将船舶自动识别系统(AIS)与雷达航迹统一到公共直角坐标系中,并利用线性外推解决各传感器航迹信息更新异步问题;2、航迹关联阶段,提出了修正的MK-NN航迹关联算法,在原来MK-NN算法基础上增加航迹关联评价指标,有效解决了密集多目标环境下的关联多义性问题;研究了双门限模糊综合决策航迹关联算法,采用双门限逻辑准则来管理航迹级别的升降,有效地实现了复杂多目标环境下的多雷达航迹快速关联;3、航迹融合阶段,提出了基于修正的卡尔曼滤波的航迹融合算法,有效地实现协方差信息不可靠或不可获得时的多雷达航迹异步融合,并具备平滑滤波功能;4、在目标识别阶段,提出了基于AIS信息的合作目标关联识别算法,通过ID分配概率实现雷达航迹与AIS目标的一一匹配,完成雷达航迹中的合作目标识别,辅助态势形成;5、在Visual Studio 2010环境下采用C++编程,结合实际项目需求,设计并实现了近海监控系统软件。以上提出的算法以及系统软件,已通过仿真实验以及雷达、AIS实测数据测试,并完成了算法与各系统模块的功能与性能验证。证明本文所研究的多源信息融合算法具有有效性、实用性和工程可实现性。
【关键词】：近海监控系统 AIS 航迹关联 航迹融合
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 第二章 近海监控系统概述15-23
• 2.1 系统总体功能结构15-16
• 2.2 多传感器数据源简介16-20
• 2.2.1 船舶自动识别系统概述16-17
• 2.2.2 多雷达组网系统概述17-19
• 2.2.3 船舶自动识别系统与雷达系统信息融合的必要性19-20
• 2.3 多源信息融合技术20-22
• 2.3.1 多源信息融合的定义和级别20-21
• 2.3.2 近海监控系统中的多源信息融合模型21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 近海监控系统中的多源信息融合算法23-40
• 3.1 数据预处理23-28
• 3.1.1 系统误差校准23-25
• 3.1.2 坐标转换25-27
• 3.1.3 时间对准27-28
• 3.2 多源信息航迹关联28-33
• 3.2.1 修正的MK-NN航迹关联算法29-31
• 3.2.2 双门限模糊综合评判航迹关联算法31-33
• 3.3 多源信息航迹融合33-38
• 3.3.1 CI（协方差交叉）融合算法34-35
• 3.3.2 基于修正的卡尔曼滤波的航迹融合算法35-38
• 3.4 基于AIS信息的合作目标关联识别算法38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 实测报文数据算法验证40-60
• 4.1 实测数据说明40-48
• 4.1.1 通信报文格式40-46
• 4.1.2 航迹提取46-47
• 4.1.3 信号处理流程47-48
• 4.2 数据预处理算法验证48-50
• 4.2.1 系统误差校准48-49
• 4.2.2 坐标转换49-50
• 4.3 航迹关联算法验证50-56
• 4.3.1 改进的MK-NN航迹关联算法验证51-53
• 4.3.2 双门限模糊综合决策航迹关联算法验证53-56
• 4.4 航迹融合算法验证56-57
• 4.5 基于AIS信息的合作目标关联识别算法验证57-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 近海监控系统软件实现60-70
• 5.1 开发平台60-61
• 5.1.1 MFC框架技术60
• 5.1.2 数据库技术60-61
• 5.1.3 GIS开发技术61
• 5.2 软件概述61
• 5.3 软件功能模块方案设计61-66
• 5.3.1 数据通信功能模块62-63
• 5.3.2 数据处理功能模块63-64
• 5.3.3 显示与控制功能模块64-65
• 5.3.4 数据库功能模块65-66
• 5.4 外部接口关系66-67
• 5.5 内部接口关系67-69
• 5.6 系统软件实现结果69
• 5.7 本章小结69-70
• 第六章 结束语70-72
• 6.1 全文总结70
• 6.2 工作展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78

【参考文献】

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本文编号：1132504