[发明专利]基于多源数据的船只轨迹融合系统及其实现方法

说明书

本发明涉及一种基于多源数据的船只轨迹融合系统及其实现方法，特别是对AIS系统、雷达和声纳设备输出的船只位置轨迹进行融合的系统及其实现方法。该系统包括：多包括多源数据交换机（100）和船只轨迹整合服务器（200）；所述的船只轨迹融合服务器（200）包括船只轨迹融合模块（310）和融合轨迹显示模块（320），所述的船只轨迹融合模块（310）将船只轨迹融合的结果传送给融合轨迹显示模块（320）；所述的融合轨迹显示模块（320），以图形、文本的方式显示在屏幕上展示给用户。该发明能有效地解决单一导航设备目标识别不准确与目标信息不丰富的问题，可自动地综合分析出船只的位置和属性，从而提高目标识别的准确性和目标跟踪的精度，并在一台终端上进行显示，为用户快速决策提供方便。

技术领域

本发明涉及一种基于多源数据的船只轨迹融合系统及其实现方法，特别是对AIS系统（船舶自动识别系统）、雷达和声纳设备输出的船只位置轨迹进行融合的系统及其实现方法。

背景技术

AIS系统（船舶自动识别系统）、雷达和声纳设备，是对船只进行定位的有效手段，通常在一些大型船舶、油田平台上组合安装以上设备，对周围水域的水面及水下船只进行定位，避免航行船只之间、船只与平台之间发生碰撞事故。由于定位目标的机理不同，以上三种探测设备在对船只的定位上各具特点：如AIS系统是国际通用的辅助导航设备，是注册船只的标准配置设备，它利用卫星定位和无线通信原理，实现注册船只之间的位置及船名等信息的互通，但对未安装AIS系统的非注册船只（如一些小型渔船或货船等），却无法通过AIS系统获取位置信息；雷达利用船只对雷达电磁波的反射信号，来确认水面船只的位置，但不能区分该船只是注册船只还是非注册船只；声纳利用水声定位原理，可同时对水下或水面船只进行跟踪定位，但受垂直分辨率指标及水域深度的影响，一些普通声纳不能准确区分船只是航行在水面还是水下，更不能区分该船只是注册船只还是非注册船只。由于AIS系统、雷达和声纳设备都具备独立显示船只轨迹的功能，当它们同时发现同一条船只时，会在各自的屏幕上显示该船只的轨迹，操作人员需要在多台显示屏上仔细对比，才能确认轨迹是否是同一条船只。通过对AIS系统、雷达和声纳设备输出的船只位置轨迹进行融合，将融合后的船只轨迹、船只属性（如水面注册船只、水面非注册船只及水下目标）等信息统一展示给用户，能发挥各设备的特点，提升用户发现和确认船只位置及船只属性的效率。

目前，国际和国内相关公司和科研机构都在开展船只轨迹融合方法的研究，包括对多部雷达或对多部声纳输出的船只轨迹进行融合的领域， 或者是雷达与AIS系统数据的融合研究（船用ARPA雷达与AIS信息融合的实现，2009；基于AIS/雷达融合信息的船舶避碰终端设计与实现，2013）。然而，基于AIS系统、雷达和声纳设备输出的船只轨迹进行融合研究，在国内还没有先例。上述三种设备各具特点，表现船只位置的坐标、输出船只位置信息的时间与输出信息的周期都存在差异，它们各有技术上的优、缺点，而且它们提供的信息存在互补性和冗余性，将三者结合起来，则可实现各自技术缺陷的互补。研发基于AIS与雷达、和声纳数据信息的船只轨迹融合系统将有效地解决单一导航设备目标识别不准确与目标信息不丰富的问题，可自动地综合分析出船只的位置和属性，从而提高目标识别的准确性和目标跟踪的精度，并在一台终端上进行显示，为用户快速决策提供方便，进而实现船舶航行安全自动化，减轻船员的劳作强度及心理负担，确保海上人、船、货物安全。

发明内容

鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种能对AIS系统（船舶自动识别系统）、雷达和声纳设备输出的船只轨迹进行有效分析的基于多源数据的船只轨迹融合系统及其实现方法。