近海船舶监控系统中航迹关联算法的研究与实现

发布时间：2020-07-10 15:27

【摘要】：随着我国经济技术的不断发展,水路交通活动日益频繁,航运压力也日益增大。新型海上交通管理设备和船舶监控系统也陆续被应用于水路交通管理上以保证航行安全。但是随着近海海域、港口、码头等地方的船舶航行密度大幅增大,近海航运管理需要解决船舶目标密集、航行状况复杂和管理需求多样的问题。但目前专门用于进行近海海域监控的系统还不多,已有的技术方案中,一般以AIS(Automatic Identification System)和多雷达组网系统相结合的方式进行。本文对近海船舶监控系统进行了研究和分析,并做了如下两方面的工作。(1)多雷达航迹关联算法是近海船舶监控系统的核心。本文针对传统航迹关联算法无法有效解决大量航迹关联的问题,提出了一种基于区域划分的多雷达航迹关联算法。该算法通过区域划分减少关联判定时的冗余计算,从而提升了算法处理能力。仿真实验表明,该算法可以有效解决航迹密集环境下大量航迹关联的问题,在处理时间和关联准确率上均优于传统关联算法。(2)本文分析了船舶监控系统的主流监控技术,在此基础之上,利用Web开发技术和电子海图技术,设计并实现了一个基于C/S架构的近海船舶监控系统,该系统利用本文提出的多雷达航迹关联算法,关联多雷达组网系统产生的航迹和AIS系统产生的航迹,有效地对船舶进行监控与管理。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U675.79
【图文】：

京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文 第一章 绪第一章 绪论.1 研究背景及意义随着我国经济和技术的不断发展，海洋已经成为最重要的交通要道，航运市场和船舶业也随之飞速发展。根据 2017 年交通运输部公布的交通运输行业发展统计公报显示，2全年，水路交通完成客运量 2.83 亿人，比 2016 年增长 3.9%。全国港口完成吞吐量 140吨，比 2016 年增长 6.1%。从 2013 年到 2017 年，中国港口的总吞吐量从 117.67 亿吨上 140.07 亿吨。所以日益繁忙的航运贸易所造成的航运压力也越来越大，航运交通事故所的财产和生命的损失也越来越严重，尤其是近海交通事故，这也越来越广泛引发社会的[1]。因此，中国的水路交通安全是一个严峻的挑战，水路交通安全管理有着极大的压力路交通安全问题亟待解决。

产和生命的损失也越来越严重，尤其是近海交通事故，这也越来越广泛引发社因此，中国的水路交通安全是一个严峻的挑战，水路交通安全管理有着极大的通安全问题亟待解决。图 1.1 2013-2017 年船舶数量和船舶净载重量

航迹关联中心航迹融合中心主要是对 AIS 报文数据和雷达报文数据进行处理。报文解析是将航迹进制比特流转换成航迹关联融合算法可以直接处理的数据。关联融合处理是将解析数据进行关联，关联完成后生成系统航迹并发送至显示控制模块。显示控制模块将显示在电子海图上，系统操作人员可以通过显示控制模块对航迹进行管理控制操作报文解析模块将航迹数据传送至航迹关联中心处理时，按照报文解析和关联融合处程度不同[33]，可以将航迹关联融合分为三个结构：（a）集中式结构由图 2.2 可以看出，该结构将报文采集、解析和预处理的过程交给各雷达传感器独然后再将预处理后的航迹数据输送到关联融合中心进行时空统一和航迹关联。集中点是可以实时最优融合，信息量损失小，精度高。但对通信带宽和硬件要求高，需量大，在大数据量的航迹密集应用场景下，航迹关联融合容易出错，而且计算负担使系统奔溃。

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本文编号：2749102