一种海洋电子数据关联方法

摘要

本发明主要基于海洋电子应用系统中常见的船舶自动识别系统子系统及雷达子系统，提出一种海洋电子数据关联方法，通过对AIS系统和雷达系统收集数据的时间纬度以及空间纬度进行分析，在时间维度上构造出感知对象的首次出现时间关联矩阵，根据模型计算出在时间纬度上具备高相似性的感知对象；在空间纬度上以雷达测向到的对象位置为基准，基于经纬度坐标系统划分网格，根据AIS动态数据中的经纬度计算出离雷达测向出的对象最近的AIS船舶对象，并构造空间最近距离矩阵，经不断的迭代更新最近距离矩阵，提取出在空间纬度上具备高相似性的感知对象，最后根据时间及空间纬度的相似性，将高度相似的AIS船舶对象以及雷达感知对象的数据结合到一起，实现两者的数据关联。

主权项

一种海洋电子数据关联方法，其特征在于，包括如下步骤：1)安装部署AIS基站设备，AIS移动设备以及雷达设备，其中对AIS基站以及雷达的部署位置及扫描范围进行适配，保证两者部署在同一地点，且两者的有效覆盖范围相同或相差较小；2)在步骤1完成之后，构造首次出现时间关联矩阵，其中矩阵的行索引为AIS船舶对象信息，包括船舶对象的编号，以及首次基站接收到的时间；矩阵的列索引为雷达对象信息，包括批次号以及首次探测到的时间；3)开启雷达扫描以及AIS基站接收数据，并把首次出现的感知对象的数据填入关联矩阵中，其中若AIS基站首次收到船舶数据，就建立一个行索引，存入船舶的编号以及首次收到的时间，并将其跟各个列索引进行计算，得到对应的一列矩阵元素矩阵元素；若雷达首次收到扫描数据，就建立一个列索引，存入批次号以及首次收到的时间，并将其跟各个行索引计算；4)根据雷达本身的经纬度以及雷达测向值，计算雷达扫描出的对象经纬度并作为圆心，雷达的精度和AIS定位精度之和为半径做圆域，以0.01度为单位划分经纬度网格，并计算该网格是否落在圆域内，落在圆域中的网格得到保留；5)构造最近距离矩阵，其中矩阵行索引为AIS船舶对象信息，包括船舶编号，最新经纬度值，更新时间；列矩阵索引为雷达扫描对象信息，包括雷达对象批次号，最新经纬度，更新时间，以及其附近网格经纬度二维数组；6)在开启雷达扫描以及AIS基站接收数据时，若收到一个新的雷达扫描对象，在最近距离矩阵中生成一个列索引，存入该对象的批次号，当前对象的经纬度，收到对象数据的时间，并根据步骤4计算附近的网格并存入网格经纬度二维数组中；若收到同一个雷达扫描对象的数据，则找到对应的列索引，更新列索引中的经纬度，更新收到数据的时间，并根据步骤4计算更新经纬度后的网格经纬度二维数组；若收到一个新的AIS船舶对象，在最近距离矩阵中生成一个行索引，存入该船舶的编号，当前船舶的经纬度，收到船舶数据的时间；若收到同一个AIS船舶对象的数据，则找到对应的行索引，更新船舶的经纬度，更新收到数据的时间；7)在步骤6中，每当增加或更新行索引时，该行索引需要跟所有所有列索引进行计算，并更新对应的同一行矩阵元素，同理增加或更新列索引时，也需要将其与所有行索引进行计算并更新对应的同一列矩阵元素；8)与步骤6并行，开启状态检测处理过程，对每一个行索引中的更新时间与系统时间对比，若某一行索引更新时间与系统时间的时差超过6分钟，则将最近距离矩阵中该行索引对应的一行元素删除；对每一个列索引中的更新时间与系统时间对比，若某一列索引更新时间与系统时间的时差超过两个雷达扫描周期，则将最近距离矩阵中该列索引对应的一列元素删除；9)与步骤6并行，以雷达扫描周期为融合周期T，每到一个周期，构造相似度计算列表，其中列表第一列为AIS船舶对象编号，第二列为雷达扫描对象的批次号，第三列为时间相似度，第四列为距离相似度，第五列为综合相似度；10)步骤9完成后，对相似度计算列表的每一行计算综合相似度，根据如下公式计算：其中为时间相似度，为距离相似度。α与β为综合比例因子，可以根据多次融合结果的准确率来进行调整，该因子与实际运行时环境有关，在本发明中，，.将计算的结果存入相似度计算列表的第五列综合相似度中；11)步骤10完成之后，根据相似度计算列表中第一列AIS船舶对象编号进行分组，在每一组中，对综合相似度进行排序，取出综合相似度最大的那一行数据，作为该AIS船舶对象关联的雷达扫描对象的结果；将所有分组的结果汇总，得到对象临时关联列表；12)在步骤11完成之后，对临时关联列表进行阈值筛选，设定综合相似度阈值ε，当综合阈值时，即可认为两者已经实现数据关联；当综合阈值时，两者无法进行数据关联，在本发明中时关联效果最好(关联对象数较多，误判率相对较少)。将满足筛选条件的结果取出，得到关联列表，该表的含义即是AIS编号所对应的船舶对象的数据，以及雷达批次号对应的扫描对象数据，是属于同一个感知对象的数据，从而形成数据关联。