[發(fā)明專利]一種基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110075384.3
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112859133B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏亮;金家龍;石志國;孫碩;彭朋
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發(fā)明公開了一種基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法，利用岸基雷達(dá)獲取到的船舶信息與北斗船載終端提供的船舶信息構(gòu)建船舶深度融合定位模型，在復(fù)雜的水域環(huán)境下，可以實(shí)現(xiàn)船舶目標(biāo)的精確可靠定位。主要步驟如下：首先對雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)進(jìn)行時空轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一；然后構(gòu)建船舶深度融合定位模型；最后進(jìn)行魯棒濾波的遞推計(jì)算，實(shí)時獲取船舶位置的精確估計(jì)值。本發(fā)明能夠在無法確切知道信號噪聲統(tǒng)計(jì)特性的情況下，精確估計(jì)出船舶的位置坐標(biāo)，具有精度高、可靠性強(qiáng)、適用性廣等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多源信息融合領(lǐng)域，特別是一種基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法。

背景技術(shù)

為確保船舶航行安全，提高航運(yùn)效率，船舶交通管理系統(tǒng)(Vessel TrafficServices，VTS)在我國水上交通管理部門獲得大規(guī)模應(yīng)用普及。VTS通過多源信息融合技術(shù)對雷達(dá)目標(biāo)信息和AIS目標(biāo)信息(Automatic Identification System，船舶自動識別系統(tǒng))進(jìn)行融合定位，從而獲取精確可靠的船舶位置信息。

傳統(tǒng)的融合定位方法一般將信號噪聲設(shè)定為高斯白噪聲，但在復(fù)雜的水域環(huán)境下，不確定的非線性噪聲會使傳感器的噪聲統(tǒng)計(jì)特性發(fā)生變化，使得傳統(tǒng)方法預(yù)先設(shè)定的噪聲模型不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致定位精度下降、適用性變差，無法精確估計(jì)出船舶位置。與此同時，絕大多數(shù)船載AIS設(shè)備都是使用美國的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)提供船舶的位置信息。但GPS受制于美國的選擇失效(SD)技術(shù)，該技術(shù)可通過基于陸地上的干擾源來干擾民用GPS信號，導(dǎo)致AIS目標(biāo)定位精度大幅降低、可用性減弱。

著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，我國自主研制建設(shè)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，該系統(tǒng)不受國外政策和形勢的影響，能為用戶提供全天候、高精度、強(qiáng)安全的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。伴隨系統(tǒng)服務(wù)能力提升，北斗逐漸應(yīng)用于水上交通運(yùn)輸領(lǐng)域，海事部門的公務(wù)船只、漁船、客船等已經(jīng)開始使用北斗船載終端來替代船載AIS設(shè)備?？梢灶A(yù)見，在國家相關(guān)部門的大力推廣下，北斗船載終端將會快速普及，逐漸替代船載AIS設(shè)備。由此可見，研究基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶融合定位方法，對我國VTS的進(jìn)一步發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。

為克服傳統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用中的不足，本發(fā)明提出一種基于雷達(dá)和北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法，該方法通過使用魯棒濾波算法解決模型中存在的不確定性問題，對噪聲的不確定性具有較強(qiáng)的魯棒性。在無法確切知道復(fù)雜環(huán)境中噪聲信號統(tǒng)計(jì)特性的情況下，本發(fā)明可以精確估計(jì)出船舶位置坐標(biāo)，具有精度高、可靠性強(qiáng)、適用性廣等特點(diǎn)，為VTS提供精確可靠的船舶位置信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法，該基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于雷達(dá)與北斗數(shù)據(jù)的船舶深度融合定位方法，包括如下步驟。

步驟1、時空轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一，具體包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和時間校準(zhǔn)。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是指將岸基雷達(dá)獲取到的船舶位置坐標(biāo)以及北斗船載終端提供的船舶位置坐標(biāo)均轉(zhuǎn)換為平面直角坐標(biāo)。同時，將岸基雷達(dá)探測到的船舶目標(biāo)稱為雷達(dá)目標(biāo)，北斗船載終端提供信息的船舶目標(biāo)稱為北斗目標(biāo)。

時間校準(zhǔn)則是將岸基雷達(dá)的時間與北斗船載終端的時間進(jìn)行校對與統(tǒng)一。

步驟2、構(gòu)建船舶深度融合定位模型：基于岸基雷達(dá)獲取到的船舶位置信息與北斗船載終端提供的船舶位置信息、速度信息和航向信息，構(gòu)建船舶深度融合定位模型如下：

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