[发明专利]一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法

说明书

本发明公开了一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法，包括数据预处理单元和目标信息搜索系统，所述数据预处理单元与目标信息搜索系统实现双向连接，所述数据预处理单元的输入端分别与雷达目标轨迹生成模块和AIS目标轨迹生成模块的输出端连接，本发明涉及海事监管技术领域。该限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法，可实现在航迹关联部分通过动态调整的值来获取最优的关联效果，可在一定程度上提高数据关联的精度，同时在对雷达或AIS获取障碍物信息和无人艇信息时，采用滤波技术来降低由于模型不确定性带来的影响，提高滤波算法的鲁棒性，加快估计速度，可以利用神经网络技术来尽量逼近现实中的模型。

技术领域

本发明涉及海事监管技术领域，具体为一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法。

背景技术

当前海事监管模式正在由事中、事后监管向事前、事中、事后全过程监管模式转变，监管的手段由传统的“船艇巡航和VTS监控”向“船艇巡航、VTS、电子巡航”相结合的综合巡航手段转变，目前我国致力于打造“现场成图、监控成网、数据成链、支撑有力、服务便捷”的智慧海事省份，适应经济发展新常态，依托科技信息技术，建立广泛覆盖、深度互联的信息网络，为海事安全治理、依法行政、服务保障和内部管理提供智能化的过程控制、响应支援、信息资源和决策参考的信息化发展过程。

随着机器人技术、现代通信技术、计算机技术以及航海技术的迅猛发展，无人驾驶水面舰艇也已经开始崭露头角，逐渐应用于海面监测、近远程目标识别与追踪，并在军事领域的应用得到了不断发展，随着海事监管对象和水域范围的增加，传统船艇巡航执法成本高、执法人员劳动强度大、难以满足全水域、全时域监控需求。

目前在航迹关联部分通常采取的方法有基于统计的方法和基于模糊数学的方法，在交通环境比较复杂，处理航迹点数据较多的情况下，容易出现过度“去重复”现象，损失了真实的航迹信息，同时在对雷达或AIS获取障碍物信息和无人艇信息时，大多采用卡尔曼滤波方法进行滤波处理，但其应用前提是对象的模型是线性的、模型的系统噪声和观测噪声必须是白噪声或是由有白噪声通过某一线性系统的输出，且两者在统计上是不相干的，对于模型未知或模型简化和非线性模型线性化时带来的模型不准确、噪声统计特性不准确或非平稳等对象，现有无人艇航迹规划系统不能实现逼近任意非线性映射，无法达到针对捷联系统初始对准数学模型由非线性、时变性和不确定性的特点，来进行精确确定的模型的各个数据的目的，从而给无人艇的工作带来了极大的不便。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统及方法，解决了现有航迹关联在交通环境比较复杂，处理航迹点数据较多的情况下，容易出现过度“去重复”现象，损失了真实的航迹信息，同时在对雷达或AIS获取障碍物信息和无人艇信息时，对于模型未知或模型简化和非线性模型线性化时带来的模型不准确、噪声统计特性不准确或非平稳等对象，现有无人艇航迹规划系统不能实现逼近任意非线性映射，无法达到针对捷联系统初始对准数学模型由非线性、时变性和不确定性的特点，来进行精确确定的模型的各个数据目的的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种限定区域的水面无人艇巡航路径规划系统，包括数据预处理单元和目标信息搜索系统，所述数据预处理单元与目标信息搜索系统实现双向连接，所述数据预处理单元的输入端分别与雷达目标轨迹生成模块和AIS目标轨迹生成模块的输出端连接，且雷达目标轨迹生成模块的输入端与雷达环境探测单元的输出端连接，所述AIS目标轨迹生成模块的输入端与AIS环境探测单元的输出端连接，所述数据预处理单元的输出端与航迹关联单元的输入端连接，且航迹关联单元的输出端与航迹融合单元的输入端连接，所述航迹融合单元的输出端与目标状态分析模块的输入端连接。

优选的，所述数据预处理单元包括目标坐标变换模块和时间对准模块，所述目标坐标变换模块的输出端与时间对准模块的输入端连接。