[發明專利]基于多系統多源定位數據融合的海上目標定位方法

有效

• 申請號: 202110502897.8
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN112987066B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 王翔
• 申請（專利權）人: 上海邁利船舶科技有限公司
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48;G01S19/49;G06K9/62
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 袁亞軍

本發明公開了一種基于多系統多源定位數據融合的海上目標定位方法，包括如下步驟：S1、獲取全球導航衛星系統的經度、緯度和時間的定位數據；S2、獲取慣性導航系統的經度、緯度和時間定位數據；S3、氣象傳感器獲取氣壓高度計和時鐘數據；S4、構建數據矩陣對步驟S1?S3獲取的數據進行緊密數據融合和擴展卡爾曼濾波融合計算和收斂處理；S5、在船舶自動識別系統中采用步驟S4中的數據對海上目標進行定位識別。本發明提供的基于多系統多源定位數據融合的海上目標定位方法，能夠極大程度提升航行船舶、海事工程、海洋工程定位數據的連續性、可用性、穩健性和可靠性。因此，適用于海陸空天一體化海事監管和保障的各種應用場景。

技術領域

本發明涉及一種船舶自動識別方法，尤其涉及一種基于多系統多源定位數據融合的海上目標定位方法。

背景技術

自1996年后，國際海事組織（IMO）推薦全球航行船舶配備基于全球定位系統（GPS）和格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）的導航系統。2002年后，提出全球航行船舶需要配備基于全球定位系統（GPS）和格洛納斯衛星導航系統（GLONASS）的船舶自動識別系統（AIS）。隨后，2016年《交通運輸部印發2016年創建平安船舶專項行動方案的通知》要求船舶按照技術規范提升船舶自動識別系統（AIS）設備。至此，數以百萬計的船舶配備了船舶自動識別系統（AIS）。

由于全球導航衛星系統(GNSS)信號的自然脆弱性，使用全球導航衛星系統（GNSS）很難在復雜的海上環境中為船舶、海事工程、海洋工程提供連續和可靠的定位數據。“銀河號”船舶航行因全球定位系統（GPS）信號丟失，導致在海上漂泊33天之久，被迫改變航線，延誤卸貨，不但造成嚴重的經濟損失，而且致使船舶及人員受到安全威脅。近年來，在中國、美國、日本、法國、英國等地出現多起因為全球定位系統（GPS）信號丟失，導致的船舶碰撞，造成巨大的海事事故、海洋環境污染。

現有公開號為CN109059911A的專利文獻提供的一種GNSS、INS和氣壓計的數據融合方法，將全球定位系統（GPS）、慣性導航系統（INS）和氣壓計進行數據融合，結果采用無跡卡爾曼濾波（UKF）和徑向基神經網絡（RBF）進行深度學習，提升數據的精度。雖然該專利文獻通過級聯式子濾波器對多源信息進行了初步融合，但是采用徑向基神經網絡（RBF）不適用于海上船舶自動識別系統的數據處理。

首先，徑向基神經網絡（RBF）是屬于機器學習的范疇。另外如：長短期記憶、隨機森林、卷積神經網絡、矢量積等方式均屬于機器學習、深度學習的范疇。因此，徑向基神經網絡（RBF）不適合對定位方程的狀態方程進行特性分析，也不能用于載具（船舶、汽車、飛機、火箭等）橫傾、縱搖的運動場景。

其次，實際應用中，徑向基神經網絡（RBF）多為獲取大量數據進行訓練和結論，雖然能夠為車輛在城市道路和高架橋導航中提供更為精準的位置和高度信息，滿足日常車載導航的需求；但是在數據可能嚴重缺失的海上船舶自動識別系統中，則無法提供可靠的定位數據。

最后，徑向基神經網絡（RBF）使用過程中基于大量數據進行學習、訓練，對硬件要求和穩定性要求極高，如：英偉達 NVIDIA GeForce RTX 3090 系列顯卡，不適合在船舶自動識別系統中實施定位數據輸出和顯示。

因此，對于航行船舶、海事工程、海洋工程來說，在復雜海況下，面對衛星不足和衛星停電的情況，如何提升船舶自動識別系統（AIS）的連續性、可用性、穩健性和可靠性一直是本領域急需解決的技術難點。