[發明專利]一種基于AIS與雷達數據融合的內河航道交通流檢測方法

有效

• 申請號: 201710256382.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106970387B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 初秀民;李佳;蔣仲廉;雷進宇;張代勇;劉磊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G08G3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明提供一種基于AIS與雷達數據融合的內河航道交通流檢測方法，在需要測定交通流量的斷面內架設AIS基站和雷達設備，選取包含斷面的矩形區域，由AIS信號和雷達信號雙覆蓋；在矩形區域內，利用AIS采集動態數據和靜態數據；利用雷達掃描計算得到船舶的船速、航向角、位置及尺寸；通過歷史船舶信息，采用深度學習法，將AIS和雷達得到的數據進行融合，進行分類識別；對通過斷面的船舶進行識別，確定交通流量。本發明既可對安裝有AIS設備的船舶進行識別，又可利用雷達特點對未裝載AIS設備的小型船舶進行識別，實現實時的船舶交通流量統計，提高了交通流統計的準確性及效率。

技術領域

本發明涉及多數據融合領域，具體涉及一種基于AIS與雷達數據融合的內河航道交通流檢測方法。

背景技術

目前為止內河交通流的統計還主要依靠人力每日在不同的斷面進行統計，通過人的肉眼去識別船舶，每月進行匯總，現階段的統計方法較為原始，且數據更新較慢，不能實時的觀測內河交通流。而且目前統計的交通流中僅統計了船舶數量，未對船舶的噸位分布進行分類統計，得到的交通流數據較為粗放，不能較好的反映內河船舶流量分布，對內河的實際承載能力也不能較好的統計。

目前，在內河船舶管理方面已取得了一些成果，例如已授權的專利CN102419913A，授權日為2011年8月21日，專利名稱為“一種基于RFID技術的船舶過閘管理系統及其方法”，公開了一種基于RFID技術的船舶過閘管理系統及其方法。首先利用RFID保存ID號、船名號、船籍港、船舶種類、總噸位、總長、最大寬度、型深、駕駛臺位置、準載噸位、船舶所有人、船舶經營人和船檢登記號等信息，船舶通過船閘時，便于管理人員對船舶的信息查詢和管理。這些信息都能通過AIS發出的靜態數據，通過海事管理部門得到，且RFID設備還需要另外在每條船上安裝，錄入數據，工作量較大，且不易取得良好的效果。在AIS和雷達數據融合方面已取得一些成果，例如已授權的專利CN105116392A，授權日為2015年9月9日，專利名稱為“一種針對AIS與主動雷達航跡融合及識別的方法”，公開了基于航跡關聯代價與雙重邏輯準則的航跡關聯算法，主要對AIS與主動雷達航跡進行關聯，對關聯成功的AIS與主動雷達航跡，完成主動雷達航跡的自動識別，并提高了主動雷達目標跟蹤精度，但不能較好的統計交通流量，存在一定的缺陷。羅素云在論文《AIS與雷達目標位置數據融合方法的研究》中使用BP神經網絡對AIS和雷達的信息進行融合，提高了船舶的定位精度，但未能對于內河中未安裝AIS設備的小型船舶進行相關數據的填補。翟藝書在論文《AIS與雷達數據融合的數學模型研究》中使用可拓學理論，對AIS和雷達目標航跡的數據融合，考慮到時間校準和空間上的重合問題進行仿真實驗，對船舶的避碰問題有較好的效果，也未能從交通流統計，中小船舶的識別方面進行研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于AIS與雷達數據融合的內河航道交通流檢測方法，實現實時的船舶交通流量統計，提高了交通流統計的準確性及效率。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種基于AIS與雷達數據融合的內河航道交通流檢測方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、在需要測定交通流量的斷面內架設AIS基站和雷達設備，選取包含所述的斷面的矩形區域，由AIS信號和雷達信號雙覆蓋；

S2、在所述的矩形區域內，利用AIS采集動態數據和靜態數據，動態數據包括船舶的船速、航向角和位置，靜態數據包括船舶的尺寸；利用雷達掃描計算得到船舶的船速、航向角、位置及尺寸；

S3、通過歷史船舶信息，采用深度學習法，將AIS和雷達得到的數據進行融合，進行分類識別：只有AIS數據沒有雷達數據的船舶，判定該船舶為停泊狀態；既有AIS數據、也有雷達數據的船舶，判定該船舶為在該矩形區域正常航行；只有雷達數據沒有AIS數據的船舶，判定該船舶為未安裝AIS設備，將該船舶的信息存入雷達數據庫；

S4、對通過斷面的船舶進行識別，確定交通流量。