[发明专利]一种基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法

说明书

本发明公开了一种基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法，利用岸基雷达获取到的船舶信息与北斗船载终端提供的船舶信息构建船舶深度融合定位模型，在复杂的水域环境下，可以实现船舶目标的精确可靠定位。主要步骤如下：首先对雷达与北斗数据进行时空转换与统一；然后构建船舶深度融合定位模型；最后进行鲁棒滤波的递推计算，实时获取船舶位置的精确估计值。本发明能够在无法确切知道信号噪声统计特性的情况下，精确估计出船舶的位置坐标，具有精度高、可靠性强、适用性广等特点。

技术领域

本发明涉及多源信息融合领域，特别是一种基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法。

背景技术

为确保船舶航行安全，提高航运效率，船舶交通管理系统(Vessel TrafficServices，VTS)在我国水上交通管理部门获得大规模应用普及。VTS通过多源信息融合技术对雷达目标信息和AIS目标信息(Automatic Identification System，船舶自动识别系统)进行融合定位，从而获取精确可靠的船舶位置信息。

传统的融合定位方法一般将信号噪声设定为高斯白噪声，但在复杂的水域环境下，不确定的非线性噪声会使传感器的噪声统计特性发生变化，使得传统方法预先设定的噪声模型不准确，从而导致定位精度下降、适用性变差，无法精确估计出船舶位置。与此同时，绝大多数船载AIS设备都是使用美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)提供船舶的位置信息。但GPS受制于美国的选择失效(SD)技术，该技术可通过基于陆地上的干扰源来干扰民用GPS信号，导致AIS目标定位精度大幅降低、可用性减弱。

着眼于国家安全和经济社会发展需要，我国自主研制建设了北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，该系统不受国外政策和形势的影响，能为用户提供全天候、高精度、强安全的定位、导航和授时服务。伴随系统服务能力提升，北斗逐渐应用于水上交通运输领域，海事部门的公务船只、渔船、客船等已经开始使用北斗船载终端来替代船载AIS设备。可以预见，在国家相关部门的大力推广下，北斗船载终端将会快速普及，逐渐替代船载AIS设备。由此可见，研究基于雷达与北斗数据的船舶融合定位方法，对我国VTS的进一步发展具有至关重要的意义。

为克服传统方法在实际应用中的不足，本发明提出一种基于雷达和北斗数据的船舶深度融合定位方法，该方法通过使用鲁棒滤波算法解决模型中存在的不确定性问题，对噪声的不确定性具有较强的鲁棒性。在无法确切知道复杂环境中噪声信号统计特性的情况下，本发明可以精确估计出船舶位置坐标，具有精度高、可靠性强、适用性广等特点，为VTS提供精确可靠的船舶位置信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法，该基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于雷达与北斗数据的船舶深度融合定位方法，包括如下步骤。

步骤1、时空转换与统一，具体包括坐标转换和时间校准。

坐标转换是指将岸基雷达获取到的船舶位置坐标以及北斗船载终端提供的船舶位置坐标均转换为平面直角坐标。同时，将岸基雷达探测到的船舶目标称为雷达目标，北斗船载终端提供信息的船舶目标称为北斗目标。

时间校准则是将岸基雷达的时间与北斗船载终端的时间进行校对与统一。

步骤2、构建船舶深度融合定位模型：基于岸基雷达获取到的船舶位置信息与北斗船载终端提供的船舶位置信息、速度信息和航向信息，构建船舶深度融合定位模型如下：

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