一种船舶航行多信息融合方法

文档序号:25230825发布日期:2021-05-28 14:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种船舶航行多信息融合方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:多目标船信息预处理:按照时间戳每个时间点均在系统内存中划分出雷达、ais和视觉目标,并对每一个目标设定变量,包括:目标id号、目标检测时间、目标在本船坐标系下距离、方位、目标的经纬度、ais编号、目标所在全景视觉系统中某一路相机编号及图像中的位置坐标;

步骤2:船舶ais信息中目标船状态插值:获取ais解码后的目标船状态,采用对目标船状态线性插值方法,将ais目标运动平滑化处理;

步骤3:雷达与ais信息初步融合,具体为:

步骤3.1:雷达目标同一性检测,具体为:

根据当前时刻目标1位置a及当前目标的速度v预测时长td后的位置,即目标1位置b,并以位置b为圆心、半径为r的区域为检测域,如果在该检测域内、td时刻后存在回波目标,则判定目标1和目标2是同一目标,即目标2是td时刻后目标1的成像;

步骤3.2:选取连续的雷达与ais目标,具体为:

设置时间点t0及时长tm,在t0到t0+tm这段时间内,按照相同时间点等间隔分别获取n个雷达和ais目标,雷达目标1到n的位置、速度、航向分别为(xr1,yr1)、vr1、θr1、...、(xrn,yrn)、vrn、θrn;ais目标1到n的位置、速度、航向分别为(xa1,ya1)、va1、θa1、...、(xan,yan)、van、θan;

步骤3.3:雷达与ais目标同一性判定,具体为:

在t0到t0+tm这段时间内,计算置信度j:

j=k1·δp+k2·δv+k3·δθ

其中,k1、k2和k3为权重系数,设定阈值jset,当j<jset时,则表示在t0到t0+tm这段时间内,该雷达和ais目标指的是同一目标;

步骤3.4:融合目标标识关联,具体为:

雷达和ais目标关联后,为该雷达标志赋予ais中mmsi编号,当ais信号消失或者雷达与ais信号融合失败,该雷达目标被赋予的mmsi编号作用给定时间后,自动消失;

步骤4:视觉图像信息再融合,具体为:

步骤4.1:确定相机编号:

根据雷达和ais融合目标在本船坐标系中的方位角,确定融合目标与360度全景视觉系统中成像对应的相机;

步骤4.2:采用三维坐标系映射为二维坐标方式,对初步融合目标进行预处理,具体为:

空间直角坐标系oxyz,xy平面为水平面,xz面为垂直面,xz面为视觉图像所在平面,雷达和ais融合后目标位于水平面内,增加海平面信息后,得到三维坐标,将该目标空间位置(xc,yc,zc)向xz平面做投影,形成二维成像点ov,坐标为(xv,zv);

在图像检测出目标船的基础上,获得目标船位置,目标船识别框位置中心为os,坐标为(xs,zs);

步骤4.3:距离有效性判定,具体为:

定义雷达和ais融合目标的有效监测距离范围[dmin,dmax],当雷达和ais融合目标在本船坐标系内距离本船距离dtarget满足dmin<dtarget<dmax情况时,则表示目标距离判定是有效的;

步骤4.4:目标同一性判定,具体为:

将图像识别框中心os和雷达ais融合目标投影点ov,与本船坐标系原点ow连线,计算owos与owov直线夹角γ,设定目标成像夹角阈值γmax,当γ<γmax时,表示雷达和ais融合目标与图像检测目标是同一目标,反之则不是同一目标;

步骤4.5:融合目标标识关联,具体为:

当雷达和ais融合目标与图像检测目标是同一目标后,图像目标被赋予ais中mmsi编号,当ais信号消失或者雷达及ais融合目标与图像识别目标再融合失败时,图像识别目标被赋予的mmsi编号作用给定时间后,自动消失。

步骤5:融合目标实时更新:

当雷达、ais、图像信号都存在时,判定以上3类信息的融合目标的mmsi编号是否已存在,如存在,则表示是原来的融合目标,只对状态更新;

当只存在雷达、图像2种信号的融合目标时,此时没有mmsi编号,则为该融合目标分配自定义编号,并且根据融合目标位置、速度、航向数据,动态计算未来的位置,当实际融合目标位置与预测位置的距离小于给定阈值时,该情况下的2种信息目标编号不动,否则被赋予新编号;

记录ais、雷达、视觉信息中各目标的当前最新时刻和历史时刻的目标信息,存储于计算机内存中,并标记每个类型的每个目标在每个时刻是否已完成融合的标志,如果已被融合过,那么在内存信息列表中删除,如果新接收到目标信息,则增补到列表信息中。

2.根据权利要求1所述的一种船舶航行多信息融合方法,其特征在于:对步骤5得到的多目标信息融合进行可视化显示,采用二维图像方式展示目标融合状态。


技术总结
本发明公开了一种船舶航行多信息融合方法,包括:步骤1:多目标船信息预处理;步骤2:船舶AIS信息中目标船状态插值;步骤3:雷达与AIS信息初步融合;步骤4:视觉图像信息再融合;步骤5:融合目标实时更新。本发明考虑了雷达、AIS、视觉图像三种信息,比以往仅考虑雷达和AIS目标融合算法相比,扩展了融合信息类别,可得到更为准确的融合目标信息;通过设定雷达和AIS融合后,再与视觉图像融合的步骤和策略,避免预先设定众多假设条件、主观约定等非客观情况,保证了融合目标的准确性和快速性;本发明通过视觉图像二维可视化方式,利用图像、文字和数据综合显示方式,更为直观反映目标融合的结果,提供了友好的人机交互模式。

技术研发人员:王立鹏;张智;张秋雨;王学武;马文龙;张佳鹏
受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学
技术研发日:2021.03.22
技术公布日:2021.05.28
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