雷达与AIS信息融合技术的研究

发布时间：2017-07-08 19:18

  本文关键词：雷达与AIS信息融合技术的研究

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【摘要】：目前,海上船舶的数量日益增加,导致海上交通也越来越繁忙,随之引起海上交通事故的频繁发生,因此船舶航行的安全性问题引起越来越多的关注。通常,船舶安全导航是通过使用雷达和船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)实时地获得并处理海上交通信息来实现的。对获取的雷达和AIS信息进行融合处理,可以实现两者优势互补,从而为船舶航行的安全提供了保证。本课题结合“宜昌VTS工程枝城大桥和巴东水域VTS站项目(合同标号：20102942)”进行了课题研究并得到这些项目的经费支持。课题对雷达和AIS的信息融合技术进行了研究,在船舶航行中有重要的实际意义。课题的主要研究工作包括以下几个部分。首先,在理论上对雷达与AIS的信息进行了描述,叙述了雷达数据的格式、更新率和测量精度以及AIS信息的分类、AIS信息的更新率以及数据格式等基本理论知识,为下一步信息融合处理提供了必要的理论基础。其次,研究了雷达和AIS信息融合的算法。对融合的目的、多传感器融合的三种结构模型进行了分析,并且对其优缺点以及使用场合进行分析比较。在此基础上分析了雷达和AIS的分布式信息融合的结构模型。同时,对雷达和AIS信息融合的基本步骤如坐标变换、时间配准、数据关联、信息融合中通常采取的方法以及实现原理进行了分析。最后,对融合后的误差分析进行仿真验证。然后,对雷达和AIS信息融合的各个步骤的C#实现技术和过程进行详细的研究。首先是雷达和AIS信息的解码与数据库存储。其次是对解码后的雷达和AIS数据进行预处理,包括坐标变换和时间校准两个方面。然后是数据关联,包括对时间和距离进行关联、初关联质量因子判决。最后对关联的信息采用基于最小方差原则的统计加权平均算法进行合并处理。最后,基于Visual Studio 2010开发软件的C#语言编程开发环境,把融合算法加载到ECDIS(：电子海图显示与信息系统)上显示,在海图上显示具体船舶信息以及融合结果,可以更好的为船舶航行安全提供导航服务。
【关键词】：雷达 AIS 航迹关联 信息融合 ECDIS
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U675.7;TN959.7
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景及研究意义10-13
• 1.1.1 研究背景10-13
• 1.1.2 研究意义13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 课题的研究内容及论文结构安排14-16
• 第2章 雷达和AIS目标信息16-22
• 2.1 雷达目标信息16-17
• 2.1.1 雷达目标航迹数据格式16-17
• 2.1.2 雷达目标信息更新率17
• 2.1.3 雷达目标的测量精度17
• 2.2 AIS目标信息17-20
• 2.2.1 AIS的信息分类17-18
• 2.2.2 AIS信息更新率18-19
• 2.2.3 AIS数据格式19-20
• 2.3 本章小结20-22
• 第3章 雷达与AIS信息融合算法22-37
• 3.1 雷达与AIS信息融合的目的22
• 3.2 雷达与AIS信息融合结构模型的选择22-25
• 3.3 数据预处理25-29
• 3.3.1 雷达与AIS的坐标统一25-28
• 3.3.2 时间对准算法28-29
• 3.4 信息关联算法29-32
• 3.5 信息融合算法与误差分析32-36
• 3.5.1 信息融合算法32-34
• 3.5.2 误差分析34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 雷达与AIS信息融合算法研究平台的设计与实现37-56
• 4.1 开发环境37
• 4.2 信息融合的设计框图37-39
• 4.3 功能模块的实现39-52
• 4.3.1 雷达信息的解码40-41
• 4.3.2 AIS信息的解码41-45
• 4.3.3 雷达信息和AIS信息的数据库存储45-48
• 4.3.4 时间配准48-49
• 4.3.5 关联判断49-50
• 4.3.6 信息融合50-52
• 4.4 ECDIS显示52-55
• 4.4.1 地理坐标系转为平面坐标系52-54
• 4.4.2 投影坐标系转为屏幕坐标系54
• 4.4.3 极坐标到地理坐标的转换54
• 4.4.4 融合显示界面54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 攻读学位期间公开发表论文60-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 贺席兵,李教,敬忠良;多传感器中传感器配准技术发展综述[J];空军工程大学学报(自然科学版);2001年02期

2 王晨熙;王晓博;朱靖;王国宏;;雷达与AIS信息融合综述[J];指挥控制与仿真;2009年02期

3 林长川,陈朝阳,洪爰助,东f ;雷达与AIS目标航迹模糊关联与统计加权合并融合方法的探讨[J];中国航海;2003年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 郝增盈;GPS航法装置软件系统的研究与实现[D];大连海事大学;2009年

2 姜雪;渔船动态监控查询验证系统的设计[D];大连海事大学;2012年

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本文编号：535933