AIS与雷达数据融合技术研究孙文杰
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第2讲雷达数据处理仿真实现与实验页数:40
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《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》范文
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》篇一高频地波雷达与S点迹融合算法研究一、引言在现代海上交通管理和安全领域，雷达技术以其非接触式探测和高实时性的优势扮演着至关重要的角色。
高频地波雷达作为一种广泛应用的雷达类型，对海洋环境中的动态目标和信息捕捉具有重要的实用价值。
此外，船舶自动识别系统（S）作为一种重要的信息通信手段，为船舶提供位置、速度等关键信息。
为了更有效地利用这些信息，高频地波雷达与S点迹融合算法的研究显得尤为重要。
本文将详细探讨高频地波雷达与S点迹融合算法的原理、方法及其应用。
二、高频地波雷达技术概述高频地波雷达是一种利用高频电磁波在地表传播的雷达系统，其探测范围广、抗干扰能力强，适用于海上交通管理、海洋环境监测等领域。
地波雷达的原理是利用地面作为反射面，接收来自目标物体的回波信号，从而获取目标的位置、速度等信息。
三、S系统及点迹数据特点S系统是一种基于卫星定位和数字通信技术的船舶自动识别系统，可以实时提供船舶的位置、速度、航向等关键信息。
S点迹数据具有实时性高、准确性强的特点，但受限于卫星信号的覆盖范围和船舶设备的安装情况。
四、高频地波雷达与S点迹融合算法为了充分利用高频地波雷达和S系统的优势，实现两者的数据融合具有重要的现实意义。
点迹融合算法是实现在同一坐标系下对两种不同来源的数据进行融合的关键技术。
本文将介绍一种基于卡尔曼滤波的点迹融合算法。
卡尔曼滤波是一种高效的递归滤波器，适用于处理具有噪声的数据。
在点迹融合中，卡尔曼滤波可以通过预测和更新步骤对地波雷达的原始数据进行处理，并根据S点迹数据进行调整，从而得到更准确的融合结果。
该算法可以有效地解决数据间存在的噪声和干扰问题，提高数据处理的精度和稳定性。
五、实验与结果分析为了验证高频地波雷达与S点迹融合算法的有效性，我们进行了多组实验。
实验结果表明，通过采用卡尔曼滤波等点迹融合算法，可以显著提高数据的准确性和可靠性。
在复杂多变的海洋环境中，融合后的数据能够更准确地反映目标的位置和速度信息，为海上交通管理和安全提供了有力支持。
AIS与雷达目标信息模糊融合算法与实现
第１ ５卷
第 ４期
集 美大 学学报 （自然科 学版 ）
Ｊｕｎ ｆ ｉ ｉ ｎ ｅｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｍｅ Ｕ ｉ ｒｉ （ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ） ｌ Ｊ ｖ ｔ ｕ ｅ
Ｖ０ ． ５ Ｎ ． １１ ｏ ４
２１ ００年 ７月
Ｊ１ ０ ０ ｕ ．２ １
［ 图分 类 号 ］ Ｕ ６５ ７ 中 ７ ． ［ 献标志码］Ａ 文
０ 引言
雷达是传统的船舶导航设备，用来定位、避让、导航．它能 自主式探测与跟踪 目 ，可得到近水 标 域 的全景交 通 图像 ，且 雷达 的 回波 在一定 程度上 可反 映 目标 的大小 和形状 ，在保证 船舶航行 安全 与港
其 中 ：ｋ－ Ａ Ｓ『 ￣ Ｉ －目标 的时刻 ； 一 雷达 ｉ 目标 的时刻 ；Ｃ １ ～ 粗关联 时间 门限． ＡＴ ｒ 距离粗关 联 的条件 ：
ｊ ｋ ）一 ｋ） ＜Ｃ Ｄ ， ＝１２ …， ， ＝１２ …， （ Ｒ （ Ｊ Ａ Ｔ Ｒ ，， Ｎ ｉ ，，
［ 文章编号 ］１０ ７０ （００ ０ ０８ ０ ０ ７— ４ ５ ２ １ ）４— ２９— ５
Ａ Ｓ与雷 达 目标 信 息模 糊 融合算 法 与 实现 Ｉ
欧 阳萍 ，林 长川
（ 美 大 学 航 海 学 院 ，福 建 厦 门 ３ １２ ） 集 ６０ １
［ 要］为达到优 势互 补的 目的 ，将 Ａ Ｓ（ 摘 Ｉ 船舶 自动识别 系统 ）与雷达 目标 信息进行融合 处理．采用
金项 目 （ ０ １０ ４ Ａ ７０１）
［ 作者简介 ］欧阳萍 （９ ３ ） 女 ，硕士生 ，从事雷达与 Ａ Ｓ目标信息处理研究． １８ 一 ， Ｉ
・
２０ ・ ９
集美 大学 学 报 （ 自然科 学 版 ）
第 ４期
集 美大 学学报 （自然科 学版 ）
Ｊｕｎ ｆ ｉ ｉ ｎ ｅｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ ｍｅ Ｕ ｉ ｒｉ （ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ） ｌ Ｊ ｖ ｔ ｕ ｅ
Ｖ０ ． ５ Ｎ ． １１ ｏ ４
２１ ００年 ７月
Ｊ１ ０ ０ ｕ ．２ １
［ 图分 类 号 ］ Ｕ ６５ ７ 中 ７ ． ［ 献标志码］Ａ 文
０ 引言
雷达是传统的船舶导航设备，用来定位、避让、导航．它能 自主式探测与跟踪 目 ，可得到近水 标 域 的全景交 通 图像 ，且 雷达 的 回波 在一定 程度上 可反 映 目标 的大小 和形状 ，在保证 船舶航行 安全 与港
其 中 ：ｋ－ Ａ Ｓ『 ￣ Ｉ －目标 的时刻 ； 一 雷达 ｉ 目标 的时刻 ；Ｃ １ ～ 粗关联 时间 门限． ＡＴ ｒ 距离粗关 联 的条件 ：
ｊ ｋ ）一 ｋ） ＜Ｃ Ｄ ， ＝１２ …， ， ＝１２ …， （ Ｒ （ Ｊ Ａ Ｔ Ｒ ，， Ｎ ｉ ，，
［ 文章编号 ］１０ ７０ （００ ０ ０８ ０ ０ ７— ４ ５ ２ １ ）４— ２９— ５
Ａ Ｓ与雷 达 目标 信 息模 糊 融合算 法 与 实现 Ｉ
欧 阳萍 ，林 长川
（ 美 大 学 航 海 学 院 ，福 建 厦 门 ３ １２ ） 集 ６０ １
［ 要］为达到优 势互 补的 目的 ，将 Ａ Ｓ（ 摘 Ｉ 船舶 自动识别 系统 ）与雷达 目标 信息进行融合 处理．采用
金项 目 （ ０ １０ ４ Ａ ７０１）
［ 作者简介 ］欧阳萍 （９ ３ ） 女 ，硕士生 ，从事雷达与 Ａ Ｓ目标信息处理研究． １８ 一 ， Ｉ
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２０ ・ ９
集美 大学 学 报 （ 自然科 学 版 ）
(通信与信息系统专业优秀论文)AIS与雷达数据融合方法的研究
图２，５基于ＭＳ的ＶＴＳ的系统构成
Ｆｉｇ．２．５ｔｈｅＶＴＳｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｉｌｔｈｅＡＩＳ
未来的基于ＡＩＳ的新型ＶＴＳ系统将建成全国性的一体的“大交管”信息网络系统，各子系统之间的信息通过计算机网络实现资源共享，可以大大提高管理效率，为各类海事的处理提供便利条件，从而将使整个国家范围的交通秩序得到明显改善。
２．６Ａ１８本章小结
本章对ＡＩＳ和雷达目标信息特性做了深入研究和具体分析，从ＡＩＳ和雷达各自的系统组成和信息特点出发，详细分析了ＡＩＳ与雷达的信息特性及其互补性，同时讨论了ＡＩＳ在ＶＴＳ间的应用情况和前景，以及设想了使用卫星宽带接入技术的基于ＡＩＳ的新型ＶＴＳ系统。
船舶通信系统的AIS与雷达信息融合技术研究
船舶通信系统的AIS与雷达信息融合技术研究任云烨(江苏航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010)摘要: 我国目前阶段，雷达技术的应用范围相对广泛，特别是在海上监视领域中。
其中，高频地波雷达能够实现超视距探测与跟踪，并实时监视区域内的动态目标，但却无法准确地提供目标身份信息。
而AIS，即船舶自动识别系统的应用，则能够对监视区域内部的目标信息进行详细地检测，在识别目标类型与身份方面获得了极大的便利。
然而，AIS却无法提供非合作目标信息数据。
由此可见，两者各有优缺点，在提供信息方面能够实现互补，所以，船舶通信系统的AIS与雷达信息融合技术的系统化研究十分有必要。
关键词：通信；AIS；雷达中图分类号：U675.7 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7649(2018)9A – 0136 – 03 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2018.9A.046Research on ais and radar information fusion technology of ship communication systemREN Yun-ye(Department of Navigation, Jiangsu Shipping College, Nantong 226010, China)Abstract: At present, radar technology has a relatively wide range of applications, especially in the field of maritime surveillance. Among them, high-frequency ground wave radar can realize over-the-horizon detection and tracking, and real-time monitoring of dynamic targets in the area, but it can not accurately provide target identity information. The AIS, that is, the application of the ship's automatic identification system, can detect the target information inside the surveillance area in detail, and it is greatly convenient to identify the target type and identity. However, AIS is unable to provide non-cooperative target information data. From this we can see that both have their own advantages and disadvantages and can complement each other in providing information. Therefore, systematic research on the AIS and radar information fusion technology of ship communication systems is very necessary.Key words: Communications；AIS；Radar0 引 言新时期背景下，各国都在海上集成监视系统方面进行了深入的研究，这些系统往往通过AIS进行集成，并借助雷达系统进行显示出来[1 – 2]。
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
（下转第30页）
科学与信息化2020年4月中 27
信息化技术应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION
无与伦比的价值，目前中短波广播工作所要面对的就是要一心 发展技术，保证中短波广播信号不会再因为各种干扰因素变得 寸步难行，积极发展新科技，完善中短波广播的工作漏洞，实 现真正的与时俱进，蓬勃发展。
参考文献 [1] 李旭朝.探析中短波广播发射台电磁干扰问题的控制方式[J].科
TECHNOLOGY AND INFORMATION
信息化技术应用
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
康隽永 孙文杰 交通运输部北海航海保障中心秦皇岛航标处 河北 秦皇岛 0只航行中的重要导航技术，二者之间具有一定的差异性，在数据采集上也各有侧 重。本文先是简单介绍了雷达与AIS技术，接下来分析了数据融合技术，最后简单阐述了雷达与AIS数据融合的系统 设计方案。 关键词 雷达；AIS数据；融合技术
3 雷达与AIS数据融合系统设计 AIS技术与雷达技术的优缺点决定着二者之间的数据是可
以互补的，在单一技术很难保证数据质量的前提下，将二者结 合就是提高数据精度的有效方式。
3.1 系统体系结构设计 雷达与AIS技术都是能够获取多个方位数据信息的技术， 二者采用的获取信息的方式还具有差异性，所以为了将二者探 测到的数据进行融合处理，首先就需要将二者获取的数据转化 为相同的格式，即将二者获取的数据转换到同一坐标系上进行 整合，这也是将数据进行融合的前提。同时也要将二者获取的 数据进行时间上的整合，保证接收到的数据是两个系统在同一 时间获取的，这样在进行数据整合处理时才能够有效的提升数 据的精确性，提升船只获取数据的整体性能。 3.2 时空配准 为了保证将雷达与AIS技术获取的数据在进行有效整合， 保证二者获取数据的时间在一个点上是非常重要的，而二者获 取数据的时间长度是不同的，这就需要采用一定的方式将二者 的数据统一到同一时间长度上，可以采用最小二乘法的方式将 二者的时间长度进行统一。同时在保证时间统一的同时，也要 保证二者接收的数据能够在同一个数学坐标系上进行处理，可 以使用高斯—克吕格投影法将AIS的经纬度信息统一变换到直 角坐标系中，坐标原点定义为航迹的实时位置。 3.3 航迹相关 雷达与AIS技术在测量数据对运动目标的数据追踪上也是 存在差异的，为了判断二者测量的数据是否为同一个目标，判 断二者测量航迹的性惯性是一种有效的方式。所以在二者获得 一个物体的数据后，需要分别对其进行计算分析得到探测到的 目标轨迹，将这两个测算出的数据整合到一个坐标系中计算器 相关性，确定是否为同一目标。 3.4 点迹合并
科学与信息化2020年4月中 27
信息化技术应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION
无与伦比的价值，目前中短波广播工作所要面对的就是要一心 发展技术，保证中短波广播信号不会再因为各种干扰因素变得 寸步难行，积极发展新科技，完善中短波广播的工作漏洞，实 现真正的与时俱进，蓬勃发展。
参考文献 [1] 李旭朝.探析中短波广播发射台电磁干扰问题的控制方式[J].科
TECHNOLOGY AND INFORMATION
信息化技术应用
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
康隽永 孙文杰 交通运输部北海航海保障中心秦皇岛航标处 河北 秦皇岛 0只航行中的重要导航技术，二者之间具有一定的差异性，在数据采集上也各有侧 重。本文先是简单介绍了雷达与AIS技术，接下来分析了数据融合技术，最后简单阐述了雷达与AIS数据融合的系统 设计方案。 关键词 雷达；AIS数据；融合技术
3 雷达与AIS数据融合系统设计 AIS技术与雷达技术的优缺点决定着二者之间的数据是可
以互补的，在单一技术很难保证数据质量的前提下，将二者结 合就是提高数据精度的有效方式。
3.1 系统体系结构设计 雷达与AIS技术都是能够获取多个方位数据信息的技术， 二者采用的获取信息的方式还具有差异性，所以为了将二者探 测到的数据进行融合处理，首先就需要将二者获取的数据转化 为相同的格式，即将二者获取的数据转换到同一坐标系上进行 整合，这也是将数据进行融合的前提。同时也要将二者获取的 数据进行时间上的整合，保证接收到的数据是两个系统在同一 时间获取的，这样在进行数据整合处理时才能够有效的提升数 据的精确性，提升船只获取数据的整体性能。 3.2 时空配准 为了保证将雷达与AIS技术获取的数据在进行有效整合， 保证二者获取数据的时间在一个点上是非常重要的，而二者获 取数据的时间长度是不同的，这就需要采用一定的方式将二者 的数据统一到同一时间长度上，可以采用最小二乘法的方式将 二者的时间长度进行统一。同时在保证时间统一的同时，也要 保证二者接收的数据能够在同一个数学坐标系上进行处理，可 以使用高斯—克吕格投影法将AIS的经纬度信息统一变换到直 角坐标系中，坐标原点定义为航迹的实时位置。 3.3 航迹相关 雷达与AIS技术在测量数据对运动目标的数据追踪上也是 存在差异的，为了判断二者测量的数据是否为同一个目标，判 断二者测量航迹的性惯性是一种有效的方式。所以在二者获得 一个物体的数据后，需要分别对其进行计算分析得到探测到的 目标轨迹，将这两个测算出的数据整合到一个坐标系中计算器 相关性，确定是否为同一目标。 3.4 点迹合并
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》范文
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》篇一高频地波雷达与S点迹融合算法研究一、引言在现代海上交通管理和安全领域，高效且精确地监控和管理船舶交通至关重要。
其中，高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar, HF SWR）和自动识别系统（Automatic Identification System, S）是两种关键技术。
高频地波雷达能够提供广阔的海域覆盖和精确的船舶位置信息，而S则能实时地传递船舶的静态和动态信息。
然而，单一系统的信息来源存在局限性和不确定性，因此，将高频地波雷达与S的点迹融合算法进行研究具有重要的应用价值。
二、高频地波雷达与S系统概述1. 高频地波雷达高频地波雷达利用高频电磁波探测目标，具有全天候、全天时的工作能力。
其工作原理是通过发射电磁波并接收由目标反射回来的回波信号，从而确定目标的距离、速度和方向等信息。
在海上交通管理中，高频地波雷达能够提供大范围的监测和精确的定位服务。
2. S系统S是一种利用VHF频段进行通信的船舶自动识别系统。
通过S，船舶可以实时地发送和接收其他船舶的静态信息（如船名、船型、呼号等）和动态信息（如航速、航向、位置等）。
这些信息对于海上交通管理和安全具有重要意义。
三、点迹融合算法研究点迹融合是将高频地波雷达和S的点迹信息进行融合处理，以提高信息的准确性和可靠性。
本文将介绍一种基于多源信息融合技术的点迹融合算法。
1. 数据预处理在点迹融合前，需要对高频地波雷达和S的原始数据进行预处理。
这包括数据清洗、滤波、去噪等操作，以提高数据的准确性和可靠性。
此外，还需要对数据进行坐标转换和时间同步处理，以便于后续的融合处理。
2. 特征提取与匹配特征提取与匹配是点迹融合的关键步骤。
首先，从高频地波雷达和S的点迹数据中提取出有用的特征信息，如目标的位置、速度、航向等。
然后，通过一定的匹配算法将这些特征信息进行匹配，以便于后续的融合处理。
雷达与ais目标位置信息融合方法的研究
雷达与ais目标位置信息融合方法的研究雷达与 AIS 目标位置信息融合方法的研究随着航运行业的不断发展壮大，自动化系统的应用越来越广泛。
而在自动化系统中，雷达和 AIS 是两个重要的传感器。
雷达可以探测到周围的目标，而 AIS 能够提供目标的位置、速度和方向等信息。
那么，如何将这两种传感器的信息进行融合，提高船舶的安全性和工作效率，成为了当前的一个研究热点。
一、雷达与 AIS 目标信息融合意义1.提高目标追踪准确性由于雷达和 AIS 的工作原理不同，其探测到的目标位置信息可能存在一定的偏差和误差。
而通过各种融合方法，可以有效地减小误差，提高目标追踪的准确性。
2.提高自动化控制效率通过雷达和 AIS 的融合，可以得到更完整、更准确的目标信息，从而实现自动化船舶控制，提高工作效率。
3.提高船舶安全性雷达和 AIS 的融合可以帮助船舶及时掌握周围环境的情况，防止可能的碰撞和其他危险事故的发生，提高船舶的安全性。
二、雷达与 AIS 目标位置信息融合方法目前，已经有许多学者针对雷达和 AIS 的融合方法进行了研究，主要包括如下几种方法：1.基于 Kalman 滤波的融合Kalman 滤波是一种经典的目标状态估计算法，可以有效地估计目标的状态量。
通过将雷达和 AIS 的数据输入到 Kalman 滤波器中，可以得到更准确、更稳定的目标状态信息。
2.基于粒子滤波的融合粒子滤波在目标状态估计中具有很好的效果，特别是对于非线性系统估计情况下的目标状态滤波更具有优势。
通过将雷达和 AIS 的数据，输入到粒子滤波器中，可以得到更高精度的目标状态信息。
3.基于神经网络的融合神经网络可以根据过去经验，预测未来情况。
通过将雷达和 AIS 的数据作为输入，训练得到适合船舶运动的神经网络模型，可以实现目标位置信息的更加准确的融合。
三、结语雷达和 AIS 的融合是一个复杂的问题，需要针对不同情况选择合适的融合方法。
通过不断的研究和创新，可以进一步提高融合精度，提高船舶的安全性和工作效率。
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
关于AIS与雷达数据融合技术的研究作者：康隽永孙文杰来源：《科学与信息化》2020年第11期摘要雷达技术与AIS技术是船只航行中的重要导航技术，二者之间具有一定的差异性，在数据采集上也各有侧重。
本文先是简单介绍了雷达与AIS技术，接下来分析了数据融合技术，最后简单阐述了雷达与AIS数据融合的系统设计方案。
关键词雷达;AIS数据;融合技术前言对着生活水平的不断提高，船只在我们生活中的作用也越来越明显，雷达与AIS技术是船只航行的重要导航方式，二者各有优势也皆有不足，在一定程度上这两种技术是互补的，所有为了提高船只探测数据的精确性，提高航行的安全性，将这两种技术进行融合，是一种非常有效的手段。
1 雷达与AIS1.1 雷达导航原理雷达是水上导航的重要设备，船只通过雷达可以有效定位水下的障碍物，区分水下的运动物体以及固定物体，掌握障碍物的形状以及大小，对障碍物进行精准的定位以及躲避，保证水上航行的安全。
雷达定位的主要方式就是通过电磁波，使用天线对外发射电磁波，当前方存在障碍物时会将电磁波反射回来，这些反射回来的电磁波会被天线接收到，通过对发出接收到电磁波的时间，反射回来的角度等信息进行分析计算，就可以探测到前方障碍物的位置，当不间断的发射与接收电磁波时就可以有效的探测船只航线，了解目标的形状以及尺寸等信息。
雷达在船只海上航行时测量的距离非常远，且使用时基本不受天气的影响，在船只上使用的十分广泛，但是雷达也有其缺陷，首先雷达在使用时不能绕过障碍物测量，同时电磁波信号很容易受到磁场以及雷电等特殊天气的影响，具有一定的局限性[1]。
1.2 船用自动识别系统AISAIS是船只自动识别系统，可以给船只提供導航定位，在航行中提供航速、航向以及与船舶航行有关的各种信息，这种技术更适合交通水域的动态指引，可以在屏幕上及时的现时各种信息，及时获取其他船只的信息，也可以有效的监控气象以及水文等外部环境信息，这对于船只航行时的全局掌握力有着很大的提高，也可以有效地对船只的轨迹进行预测以及安排，是形成更加顺利。
AIS与雷达目标信息的融合在辅助目标识别方面的应用研究
AIS与雷达目标信息的融合在辅助目标识别方面的应用研究王洋洋
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】AIS与雷达是船上两种重要的助航设备，均能够获得来自于同一目标舰船的信息，但二者所提供的目标信息义俘在冗余性和互补性。
将AIS与雷达系统两者相互结合，一起辅助完成目标识别，不仅减少漏跟踪情况的发生，而且能提高识别率，必能对船舶航行安全发挥更大作用。
【总页数】2页(P64-65)
【作者】王洋洋
【作者单位】舟山港航管理局船舶检验处,浙江舟山316000
【正文语种】中文
【中图分类】U675.7
【相关文献】
1.浅谈AIS与雷达目标信息融合 [J], 孙旭明;黄慧
2.AIS与雷达目标信息融合中坐标位置的计算方法 [J], 徐志京;王解先
3.数据融合在雷达目标识别中的应用 [J], 蒋庆全
4.数据融合在雷达目标识别中的应用 [J], 蒋庆全
5.AIS与雷达目标信息模糊融合算法与实现 [J], 欧阳萍;林长川
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基于计算机软件技术的AIS与导航雷达信息融合机制研究
基于计算机软件技术的AIS与导航雷达信息融合机制研究基于计算机软件技术的S与导航雷达信息融合机制研究随着航运业务的不断发展，船舶的导航与安全管理变得至关重要。
为了提高航海安全性和效率，船舶导航系统需要整合多种传感器和信息源，以便更准确地获取船舶位置、航线、航速等关键信息。
其中，自动识别系统（S）和导航雷达是船舶导航领域中常用的两种装置，它们各自具有优势和局限性。
本文将研究如何基于计算机软件技术对S和导航雷达信息进行融合，以提高航海安全性和导航效率。
首先，我们需要了解S和导航雷达的基本原理。
S是一种用于在海上航行中进行自动识别和交流的无线通信系统。
它通过VHF无线电频率将船舶的身份、位置、航向、速度等信息发送给附近的其他船只和岸端基站。
导航雷达则通过发送和接收微波信号来检测船只和其他障碍物的位置、距离、方位等信息。
S主要用于船舶之间的通信，而导航雷达则用于船舶的位置监测和障碍物探测。
在实际应用中，S和导航雷达各有优势和不足。
S可以提供准确的船舶位置、速度和航向信息，且信号覆盖范围广；而导航雷达可以检测到更远距离的障碍物，并具有更高的精度。
然而，S信号容易被干扰和阻挡，特别在海上密集航道等特殊环境下；而导航雷达在目标距离较远时会出现分辨率低、目标模糊等问题。
因此，将S和导航雷达的信息进行融合，可以充分利用两种系统的优势，弥补各自的不足。
在进行信息融合之前，我们需要将S和导航雷达的信息进行预处理和校正。
预处理包括对原始数据进行滤波、去噪等操作，以提高数据的质量和准确性。
校正则是为了解决S和导航雷达之间的数据不一致问题，例如时间同步、坐标系转换等。
信息融合的关键在于选择合适的融合算法和策略。
常用的融合算法包括卡尔曼滤波、粒子滤波、扩展卡尔曼滤波等。
这些算法可以根据不同的需求和应用场景，对S和导航雷达的信息进行加权、融合和校正。
策略上，可以根据航行状态、环境条件和预期目标等因素，确定选择S或导航雷达的信息作为主导，并辅以另一种信息进行校正和补充。
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AIS与雷达数据融合技术研究孙文杰AIS与雷达都是船舶导航的关键设备，但有着各自的优势和不足，将两者综合应用具有重要意义。
但AIS与雷达数据既有冗余又有互补，因此需要一定的数据融合算法才能达到较好的应用效果。
文章从AIS和雷达在船舶导航的应用背景出发，介绍了雷达和AIS系统的基本工作原理，并详细分析了其各自的优缺点，论述了两种技术相结合的必要性。
最后对AIS与雷达数据融合技术进行了深入研究，给出了一个典型的数据融合系统，为船舶航行安全提供了保障。
标签：雷达；AIS；数据融合；船舶导航Abstract：Both AIS and radar are the key equipment of ship navigation，but they have their own advantages and disadvantages，so it is of great significance to apply them in a comprehensive way. However，AIS and radar data are redundant and complementary，so a certain data fusion algorithm is needed to achieve good results. Based on the application background of AIS and radar in ship navigation，this paper introduces the basic working principle of radar and AIS system，analyzes their respective advantages and disadvantages in detail，and discusses the necessity of combining the two technologies. Finally，the technology of data fusion between AIS and radar is deeply studied，and a typical data fusion system is presented，which provides a guarantee for the safety of ship navigation.Keywords：radar；AIS；data fusion；ship navigation1 概述随着经济的发展，海运和内河航运走进了一个新的阶段，船舶数量不断增加，港口和航道的船只密度越来越高，船舶碰撞事件時有发生。
雷达的应用在一定程度上解决了船舶定位和碰撞问题，但雷达易受雨雪和海浪等因素的影响，而且在图像显示和航迹预测方面还有很大的不足，因此未能完全满足船舶航行安全的要求。
船舶自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）技术的产生很大程度上弥补了雷达的缺陷，使船只信息交换更加准确快捷。
因此，在雷达系统的基础上加装AIS系统，将两者综合起来形成一个新的系统，具有广阔的应用前景。
2 雷达及AIS基本原理2.1 雷达导航原理雷达是通过电磁波的反射原理来对目标位置进行测量的。
首先雷达天线会对外发射射频信号，若目标存在，则会将部分信号反射回来，雷达天线接收到反射信号后，根据其强度和角度等信息即可计算出目标所在的位置。
通过不停地发射与接收，即可测量出目标的运动轨迹。
雷达可以区分出固定的物体和运动物体，甚至可以识别目标的形状和尺寸等更具体的细节信息。
船用雷达是水上导航的主要设备，它可以对船舶进行精确定位，回避碰撞，保证水上航行安全。
最初的船舶航迹探测都是由雷达完成的。
雷达的优点在于，它观测距离远，分辨率高，且测量精度不受天气和黑夜的影响，在军事和民用领域都有大量的应用[1]。
但雷达不能绕过障碍物进行测量，信号容易受到波浪和雨雪等背景干扰，而且在航迹预测方面也有很大的局限性。
2.2 船用自动识别系统AISAIS是一种现代化船舶导航定位技术，它可以提供与船舶航行有关的各种关键信息，包括航速、航向、航迹等，并以可视化的形式在屏幕上显示出来。
AIS 的应用有利于水域交通的动态指引，及时获取船舶警告、发布和管制内容，还能对气象、水文、航标等外部环境进行实时监测。
使得全局管理能力大大增加，航迹预测水平明显提高，水上交通管理和海上导航变得十分方便。
但是，与雷达系统相比，AIS还有很多局限性，中小型船只往往不具备AIS 系统，因此安装了AIS系统的船只无法单方面完全保证航行安全。
另外，AIS系统的GPS数据也存在电离层延时、多径干扰等问题[2]。
因此，AIS虽然功能强大，但仍然无法代替传统的雷达系统。
2.3 雷达和AIS结合的必要性雷达和AIS作为船舶导航领域的两大关键设备，将其综合起来实现优势互补，是未来船舶导航技术发展的重要趋势。
两者结合之后的新系统具有更优越的性能，在稳定性、精度和实时性方面都有很大的提升。
例如，当雨雪天气或海浪较大时，可通过AIS系统来获取船舶的动态和静态信息，弥补雷达精度的不足。
当某些未安装AIS系统的中小型船只靠近时，雷达系统可及时发出警告信息，避免碰撞。
实际上，雷达系统的跟踪性能十分强大，而AIS的定位功能仅仅是被动接收位置信息而已，因此雷达定位的可靠性比AIS系统高得多[3]。
但雷达系统的显示功能和动态静态信息的预测又无法与AIS系统相比拟。
综上所述，雷达和AIS结合应用是十分必要的。
3 数据融合技术数据融合是一种复杂的数据处理过程，它综合了信号处理、数量统计、数学模型、自动检测等多个学科的核心内容。
数据融合通常是把多个传感器所采集到的数据进行加工处理，例如滤波、相关、组合等，从而更准确地估计待测参数。
由于不同的信息源的数据有空间上的冗余，有时空上的互补，只要组合的算法得当，融合后的数据往往比任意单个传感器的测量精度要高。
当多传感器数据中某些局部数据存在不确定性或多变性时，信息源之间的互补特性就显得尤为关键了，这也正是数据融合能提高系统精度的关键之所在。
4 雷达与AIS数据融合系统设计前已叙及，AIS技术和雷达技术都有其优缺点，从目前的技术水平而言，单独采用任何一种方案都很难保证高质量的数据。
因此，本文将两者结合起来进行研究，根据航标的具体要求，设计了一个分布式数据整合系统，实现了数据配准、数据关联、点迹合并等功能。
4.1 系统体系结构设计本文设计的数据融合系统采用了目前较先进的分布式系统结构，如图1所示。
该类结构具有数据处理速度快、系统设计成本低、航迹计算可靠性高等优点。
在上述系统中，航迹数据融合的方式是传感器到系统的融合。
由于一个雷达系统能够同时探测若干目标，同理，一个AIS系统也同时探测多个目标，并且两种系统所输出的信息类型是完全不同的。
因此，数据融合的第一步就是要把雷达获取的距离和方位信息与AIS获取的经纬度转化为相同的数据格式，把两者都变换到同一个直角参考系统中，这是数据融合的前提。
坐标变换又称为空间配准，除此之外，还需要进一步对两种数据进行时间上的对齐，方可保证AIS和雷达的各数据点处于同一时空维度。
配准之后的数据则对其进行关联，以判断两者之间的相关度。
完成配准和关联之后的数据才可以进行数据融合。
4.2 时空配准AIS和雷达获取的数据往往有着不同的时间长度，本文采用最小二乘法将时间较短的数据配准到时间较长的数据上。
由于雷达数据位于极坐标中，而AIS 数据位于球坐标中，因此，空间配准实际上是一个坐标变换的过程，為了方便计算，本文通过高斯—克吕格投影法将AIS的经纬度信息统一变换到直角坐标系中，坐标原点定义为航迹的实时位置。
4.3 航迹相关航迹相关的目的是判断不同的数据是否来源于同一探测目标。
首先，AIS和雷达系统获取到相应的数据后，立即计算出各自的局部航迹，然后同时作为参数输入到数据融合系统中。
数据融合过程中采用了Hough变换将直角坐标系转化为参数空间，然后通过聚类分析计算两路航迹的相关性。
4.4 点迹合并无论是雷达数据还是AIS数据，都存在一定程度的测量误差，如果综合考虑两者的信息，通过一定的算法使两种数据结合起来，就可以得到更加精确的目标位置。
通过航迹相关的判断，一旦确认两路航迹来源于同一探测目标，即可对两者进行融合。
由于两路航迹的精度各不相同，本文对其采用了加权融合，权值的计算依据是雷达系统和AIS自身的精度。
融合后的数据还进行了一次稳态卡尔曼滤波，进一步消除了噪声和算法引进的误差。
5 结束语本文对船舶导航雷达和AIS系统的数据融合进行了研究，根据雷达和AIS 数据的特点，设计了一个典型的数据融合系统，使两者的数据实现了最大程度上的互补，提高了导航精度。
雷达和AIS系统的数据融合系统研究无论在军用还是民用领域都有着重要的战略意义，是未来船舶导航的新方向。
参考文献：[1]付德刚.论雷达和AIS在航海中的综合运用[J].河南科技，2015（22）：98.[2]王晨熙，王晓博，朱靖，等.雷达与AIS信息融合综述[J].指挥控制与仿真，2009，31（02）：1-4.[3]刘晔华，陆悦铭.船舶引航中AIS、雷达/ARPA和VHF的综合运用[J].中国港口，2014（08）：42-43.[4]贺丰收，缪礼锋，陶飞翔，等.基于AIS的对海雷达多目标融合跟踪方法[J].雷达科学与技术，2017，15（02）：153-158.[5]苑靖国，张海奉.船用导航雷达和AIS综合应用的优势与局限[J].科技创新与应用，2012（02）：12.。