[发明专利]一种基于岸基雷达的多船协同感知数据融合系统及方法

权利要求书

1.一种基于岸基雷达的多船协同感知数据融合方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A1、岸基运控中心接收第一环境数据和行驶参数信息，所述第一环境数据和行驶参数信息为当前船舶基于该船舶的AIS系统和导航雷达获取的该船舶在行驶中的第一环境数据以及所述船舶的行驶参数信息；

步骤A2、所述岸基运控中心接收第二环境数据和信息数据，所述第二环境数据和信息数据为预先布设的岸基雷达获取所述船舶所在的区域内的第二环境数据以及该区域内的其他船舶的信息数据；所述该区域内的其他船舶的信息数据，包括：所述船舶所属的船舶集中的所有船舶的信息数据；

步骤A3、所述岸基运控中心根据所述第一环境数据、第二环境数据、信息数据以及行驶参数信息，所述船舶对应的目的地信息，基于平均标准差的加权融合算法，得到当前船舶的目标航迹；

所述目标航迹为当前船舶在所述区域内安全行驶的路径航迹；

所述步骤A3包括：

步骤A31、对所述第一环境数据、第二环境数据、信息数据以及行驶参数信息进行预处理，基于预先设定的目的地信息，获得多目标多条航迹集R；

步骤A32、对所述多目标多条航迹集R内的任意两条航迹进行航迹关联判定，若判定关联，则所述两条航迹为不同传感器记录的同一目标航迹，得到某一时刻同一目标的航迹集S，继续执行步骤A33；若判定不关联，则返回所述多目标多条航迹集R内重新选取任意两条航迹进行关联判定，直至所述多目标多条航迹集R内任意两条航迹均实现关联判定；

步骤A33、基于平均标准差的加权融合算法，对某一时刻同一目标的航迹集S进行融合，得到当前船舶的目标航迹；

步骤A4、所述岸基运控中心基于目标航迹得到对当前船舶的避碰决策信息，并将避碰决策信息发送至当前船舶。

2.根据权利要求1所述的基于岸基雷达的多船协同感知数据融合方法，其特征在于，所述第一环境数据包括下述的至少一种：风速、风向、流速、流向、波速、波浪传递方向、障碍物位置信息及障碍物的参数信息；

所述行驶参数信息包括：航速、航向、船位信息、船舶对应的目的地信息。

3.根据权利要求1所述的基于岸基雷达的多船协同感知数据融合方法，其特征在于，所述第二环境数据包括下述的至少一种：风速、风向、流速、流向、波速、波浪传递方向、障碍物位置信息及障碍物的参数信息；

所述信息数据包括船舶及障碍物轮廓、距离信息。

4.根据权利要求1所述的基于岸基雷达的多船协同感知数据融合方法，其特征在于，所述步骤A31具体包括：

步骤A311、对所述第一环境数据、第二环境数据、信息数据以及行驶参数信息进行审查、清理、筛选、合并，得到清晰、有序的航迹数据；

步骤A322、对所述航迹数据进行滤波处理，消除杂波干扰；

步骤A323、对滤波处理后的航迹数据进行坐标转换和时间校准，得到多目标多条航迹集R。

5.根据权利要求1所述的基于岸基雷达的多船协同感知数据融合方法，其特征在于，所述步骤A33中基于平均标准差的加权融合算法满足下述公式(1)：

式中：为融合后的航迹值；S_i为某一时刻t同属于一个目标的n条航迹构建航迹集S中的一条航迹，i＝1,2,...,n，S＝[S₁，S₂，...，S_n]；u_i为加权因子，i＝1,2,...,n；σ_i为航迹测量标准差，i＝1,2,...,n，为融合后的航迹平均标准差；

当融合后的航迹平均标准差最小时，得到最优权值，且最优权值满足下述公式(2)：

对公式(2)求偏导，建立方程组如下述公式(3)所示：

求解公式(3)，得到下述公式(4)：

6.一种基于岸基雷达的多船协同感知数据融合系统，其特征在于，包括：数据接收模块、数据融合模块和决策分析模块；

所述数据接收模块包括第一数据接收模块和第二数据接收模块；

所述第一数据接收模块用于接收第一环境数据、行驶参数信息，所述第一环境数据、行驶参数信息为当前船舶基于该船舶的AIS系统和导航雷达获取的该船舶在行驶中的第一环境数据及所述船舶的行驶参数信息；

所述第二数据接收模块用于接收第二环境数据和信息数据，所述第二环境数据和所述信息数据为预先布设的岸基雷达获取所述船舶所在的区域内的第二环境数据以及该区域内的其他船舶的信息数据；所述该区域内的其他船舶的信息数据，包括：所述船舶所属的船舶集中的所有船舶的信息数据；

所述数据融合模块用于根据所述第一环境、第二环境数据、信息数据以及行驶参数信息，所述船舶对应的目的地信息，基于平均标准差的加权融合算法，得到当前船舶的目标航迹；具体为：

对所述第一环境数据、第二环境数据、信息数据以及行驶参数信息进行预处理，基于预先设定的目的地信息，获得多目标多条航迹集R；

对所述多目标多条航迹集R内的任意两条航迹进行航迹关联判定，若判定关联，则所述两条航迹为不同传感器记录的同一目标航迹，得到某一时刻同一目标的航迹集S，基于平均标准差的加权融合算法，对某一时刻同一目标的航迹集S进行融合，得到当前船舶的目标航迹；若判定不关联，则返回所述多目标多条航迹集R内重新选取任意两条航迹进行关联判定，直至所述多目标多条航迹集R内任意两条航迹均实现关联判定；

所述目标航迹为当前船舶在所述区域内安全行驶的路径航迹；

所述决策分析模块用于基于目标航迹得到对当前船舶的避碰决策信息，并将避碰决策信息发送至当前船舶。