一种多源位置信息的加权融合处理方法、系统及产品与流程

本发明涉及船舶导航，尤其涉及一种多源位置信息的加权融合处理方法、系统及产品。

背景技术：

1、船舶在航行中，有多种定位手段，有的精度高但易暴露，有的精度低但具有隐蔽性，有的定位经度误差较小，有的定位纬度误差较小。在船舶航行任务中，需要根据任务情况使用不同定位手段。对于多种定位信息源，一种方式是船员根据其长期使用经验自主选择一种定位信息源，另一方式是根据定位信息源位置的有效性和标示的定位精度优先级，自动选择一种定位信息源。因此，现有方法择一使用定位信息源，没有充分综合利用多种定位手段。

技术实现思路

1、本发明旨在解决没有充分综合利用多种定位手段的问题。为此，本发明提供一种多源位置信息的加权融合处理方法、系统及产品，通过对多源位置信息进行实时故障诊断，隔离无效及故障信息源，对有效的信息源位置信息进行性能评估、加权融合，能够得到高精度融合位置信息，提高多源位置信息的综合利用率。

2、本发明提供一种多源位置信息的加权融合处理方法，采用的技术方案如下：包括：

3、获取多个位置信息源，所述位置信息源包括经度值和纬度值；

4、对多个所述位置信息源进行经纬度差值超差检测，得到有效位置信息源；

5、判断是否设置人工权重，若设置人工权重，则按照所述人工权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；若不设置人工权重，则根据所述有效位置信息源的最近n次的信息源校准周期时刻位置误差值计算性能权重，按照所述性能权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；

6、输出所述融合位置结果。

7、进一步的，在经纬度差值超差检测之前，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查，包括：检查所述位置信息源是否带有有效标识；若否，则删除所述位置信息源；若是，则检查所述位置信息源的经度值和纬度值是否均处于合理范围，若否，则删除所述位置信息源。

8、进一步的，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查后，若只剩下一个所述位置信息源，则所述位置信息源直接通过经纬度差值超差检测，标记为有效位置信息源。

9、进一步的，对多个所述位置信息源进行经纬度差值超差检测，得到有效位置信息源的过程为：

10、将多个所述位置信息源两两做差，得到位置差；

11、将所述位置差分别与门限值比较；

12、根据所述位置差与门限值的比较结果判断所述位置信息源是否存在故障，若所述位置信息源不存在故障，则标记为有效位置信息源。

13、进一步的，所述门限值为2×2海里。

14、进一步的，按照所述人工权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果的计算公式为：

15、

16、

17、其中，表示融合位置结果的经度值，表示第i个有效位置信息源的经度值，表示第i个有效位置信息源的人工权重的经度权值，表示有效位置信息源的总数，表示融合位置结果的纬度值，表示第i个有效位置信息源的纬度值，表示第i个有效位置信息源的人工权重的纬度权值。

18、进一步的，根据所述有效位置信息源的最近n次的信息源校准周期时刻位置误差值计算性能权重，按照所述性能权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果的过程为：

19、所述信息源校准周期时刻位置误差值为信息源校准周期时刻的位置信息源与基准位置信息之间的经纬度差值，包括经度误差值和纬度误差值；

20、计算定位矢径误差：

21、

22、其中，表示第个有效位置信息源第次测量的定位矢径误差值，表示地球参考椭球子午圈上的曲率半径，表示位置信息源校准时刻前的最优纬度，表示第个有效位置信息源第次测量的经度误差值，表示第个有效位置信息源第次测量的纬度误差值；

23、

24、其中，表示坐标系cgcs2000的椭球长半径，表示坐标系cgcs2000的椭球偏心率平方；

25、计算定位误差方差值：

26、

27、其中，表示第个有效位置信息源的定位误差方差值，表示第k个信息源校准周期时刻；

28、计算性能权重：

29、

30、其中，表示第个有效位置信息源的性能权重；

31、计算融合位置结果：

32、

33、

34、其中，表示融合位置结果的经度值，表示第i个有效位置信息源的经度值，表示融合位置结果的纬度值，表示第i个有效位置信息源的纬度值，表示有效位置信息源的总数。

35、本发明还提供一种多源位置信息的加权融合处理系统，包括：依次连接的信息源获取模块、故障诊断模块、加权融合模块和输出模块，

36、所述信息源获取模块，用于获取多个位置信息源，所述位置信息源包括经度值和纬度值；

37、所述故障诊断模块，用于对多个所述位置信息源进行经纬度差值超差检测，得到有效位置信息源；

38、所述加权融合模块，用于判断是否设置人工权重，若设置人工权重，则按照所述人工权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；若不设置人工权重，则根据所述有效位置信息源的最近n次的信息源校准周期时刻位置误差值计算性能权重，按照所述性能权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；

39、所述输出模块，用于输出所述融合位置结果。

40、进一步的，所述故障诊断模块还用于在经纬度差值超差检测之前，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查，包括：检查所述位置信息源是否带有有效标识；若否，则删除所述位置信息源；若是，则检查所述位置信息源的经度值和纬度值是否均处于合理范围，若否，则删除所述位置信息源。

41、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种多源位置信息的加权融合处理方法。

42、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

43、1.本发明对多种定位手段的位置信息源进行实时的故障诊断，隔离无效及故障的位置信息源，使用多源融合技术，对有效的多源位置信息进行择优、融合，输出有效、连续、稳定的位置信息，提高船舶定位系统的定位精度和稳定性。

44、2.本发明提供了两种权重，择一进行多源位置信息融合；第一种为评估多种位置信息源的定位性能，按照性能权重融合位置，输出高精度位置信息；第二种为根据船员对位置信息源的性能及精度综合评估结果，分别设置经度权值和纬度权值，计算融合位置，输出高精度位置信息。本发明提供了两种设置权重的方式，可以满足各种使用场景。

45、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，包括

2.如权利要求1所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，在经纬度差值超差检测之前，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查，包括：检查所述位置信息源是否带有有效标识；若否，则删除所述位置信息源；若是，则检查所述位置信息源的经度值和纬度值是否均处于合理范围，若否，则删除所述位置信息源。

3.如权利要求2所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查后，若只剩下一个所述位置信息源，则所述位置信息源直接通过经纬度差值超差检测，标记为有效位置信息源。

4.如权利要求1或2所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，对多个所述位置信息源进行经纬度差值超差检测，得到有效位置信息源的过程为：

5.如权利要求4所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，所述门限值为2×2海里。

6.如权利要求1所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，按照所述人工权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果的计算公式为：

7.如权利要求1所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，其特征在于，根据所述有效位置信息源的最近n次的信息源校准周期时刻位置误差值计算性能权重，按照所述性能权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果的过程为：

8.一种多源位置信息的加权融合处理系统，其特征在于，用以执行如权利要求1至7任一项所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法，包括：依次连接的信息源获取模块、故障诊断模块、加权融合模块和输出模块，

9.如权利要求8所述的一种多源位置信息的加权融合处理系统，其特征在于，所述故障诊断模块还用于在经纬度差值超差检测之前，对每个所述位置信息源分别进行有效性检查，包括：检查所述位置信息源是否带有有效标识；若否，则删除所述位置信息源；若是，则检查所述位置信息源的经度值和纬度值是否均处于合理范围，若否，则删除所述位置信息源。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的一种多源位置信息的加权融合处理方法。

技术总结
本发明涉及船舶导航技术领域，具体公开了一种多源位置信息的加权融合处理方法、系统及产品，方法包括：获取多个位置信息源；进行经纬度差值超差检测，得到有效位置信息源；若设置人工权重，则按照所述人工权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；若不设置人工权重，则计算性能权重，按照所述性能权重对所述有效位置信息源进行加权融合，计算得到融合位置结果；输出所述融合位置结果。本发明通过对多源位置信息进行实时故障诊断，隔离故障信息源，对有效的信息源位置信息进行性能评估、加权融合，能够得到高精度融合位置信息，提高多源位置信息的综合利用率。

技术研发人员：钟秀贤,侯晋波,张强华
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13