[发明专利]基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统及其监控方法

权利要求书

1.一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：包括PNT传感器单元、数据采集单元、信息融合单元和海图导航单元，所述PNT传感器单元与数据采集单元相连接，用于获取船舶定位、导航与授时PNT信息；

所述数据采集单元与信息融合单元相连接，用于将采集的船舶PNT信息进行集成后输出至信息融合单元；

所述信息融合单元与海图导航单元相连接，用于对传感器原始数据预处理、多方案切换自适应融合，以及故障检测、故障隔离与系统重构；

所述海图导航单元用于实现船舶定位导航、航线规划和航行监控等船舶驾驶辅助。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述PNT传感器单元包括BDS北斗导航系统、GPS全球定位系统、罗经、惯性导航系统、计程仪、雷达、AIS船舶自动识别系统和气象仪，用于集成所有从船上传感器获得可用的PVT数据、N数据以及从船上传感器获得可用的原始数据；所述PNT传感器单元通过网络或串口与数据采集单元相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述数据采集单元采用数据集成和关联方法，面向对象和基于方程的物理建模语言，统一形式描述多现象学PNT数据，对不同现象PNT的共同结构特征进行分析抽象和统一建模，进而实现对BDS、GPS、罗经、惯性导航系统、计程仪、雷达、AIS的PNT信息的一体化集成。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述信息融合单元的多方案切换自适应融合是实现对同类、异类信息进行有效融合。

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述信息融合单元的故障检测是适用于分散化估计和并行滤波结构的综合故障诊断，其方法是以卡尔曼滤波为主体，融合联邦理论、分布式滤波、自适应及其智能算法的方式实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述信息融合单元的故障隔离与系统重构的方法是：通过实时监测GNSS、无线电导航系统等各种PNT信号，以风险评估为基础，确定信号对近实时分发的干扰，描述其完好性特征，及时识别故障设备，将其与正常设备隔离，实现将失效子系统隔离，用剩下的正常子系统继续完成导航任务，并以最佳组合方案对剩余的正常子系统进行重构。

7.根据权利要求1所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统，其特征在于：所述海图导航单元以电子海图为应用平台，综合地理信息、目标信息、水文气象与海洋信息等辅助导航信息，利用多源信息的数据关联、特征提取、量度匹配等技术，以电子海图系统为综合PNT信息处理和应用平台，实现集综合态势、综合导航、监测报警多功能为一体的智能化航行辅助。

8.如权利要求1至7任一权利要求所述的一种基于自适应信息融合的船舶综合PNT系统的监控方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、验证系统的定位信息，通过使用GNSS的RAIM功能和船舶设备量测艏向和速度进行船位推算进行综合比较；

步骤2、同艏向传感器比较，再与对地航向传感器比较；

步骤3、分别与SOG传感器、STW传感器、GNSS获得的速度进行比较；

步骤4、分别与另一个时间传感器和系统内部时钟进行比较；

步骤5、与深度传感器比较，再用船舶位置与电子海图对应的位置的深度进行比较。