CN109635840A - 一种船端多源pnt融合与评估系统 - Google Patents

一种船端多源pnt融合与评估系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109635840A
CN109635840A CN201811347703.6A CN201811347703A CN109635840A CN 109635840 A CN109635840 A CN 109635840A CN 201811347703 A CN201811347703 A CN 201811347703A CN 109635840 A CN109635840 A CN 109635840A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
pnt
source
fusion
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811347703.6A
Other languages
English (en)
Inventor
胡青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811347703.6A priority Critical patent/CN109635840A/zh
Publication of CN109635840A publication Critical patent/CN109635840A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/25—Fusion techniques
    • G06F18/251—Fusion techniques of input or preprocessed data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种船端多源PNT融合与评估系统，由船端多源PNT数据融合与评估设备实现：由多源PNT数据输入接口、多源PNT数据预处理模块、多源PNT数据融合模块、融合PNT数据完好性评估模块和融合PNT数据和完好性数据输出接口组成。多源PNT数据输入接口自适应采集各种PNT数据提供给多源PNT数据预处理模块，利用默认值或多源PNT数据融合模块提供的参照数据将上述异步数据进行初步评价，对可用通道数据进行时空统一，输入通道提交给多源PNT数据融合模块，进行自适应加权融合，获得最优融合PNT数据提交给融合PNT数据完好性评估模块和多源PNT数据预处理模块。给出P、N、T数据的完好性指标，随融合后的PNT数据输出给最终用户。

Description

一种船端多源PNT融合与评估系统
技术领域
本发明属于信息处理技术领域，具体涉及一种船端多源PNT融合与评估系统。
背景技术
为保障船舶航行安全，IMO(国际海事组织—International MaritimeOrganization)SOLAS(海上人命安全公约—Safety of Life at Sea)公约规定船舶需要配备多种PNT(位置、导航和授时—Positioning，Navigation and Timing)设备，如罗经、计程仪、GNSS(全球卫星导航系统—Global Navigation Satellite System)设备、DGNSS(差分全球卫星导航系统—Differential Global Navigation Satellite System)设备、雷达等，以解决GNSS脆弱性对船舶航行安全的影响。
然而，船端各类PNT设备提供PNT质量标准不一，精度不一，可靠性和可用性性能不一。如GNSS精度高，但存在着脆弱性，很容易被干扰；罗经、计程仪推算的船位可靠性高，但精度底；雷达对周围船舶的定位精度随着距离误差越来越大；等等。这就使得船员在依靠这些设备输出的PNT数据操纵船舶航行时，需要频繁计算和评估这些多源PNT数据的质量，从而造成两方面的问题。一方面，船员这种频繁的脑力评估和计算增加了船员工作负担，进而影响船舶的安全驾驶作业；另一方面，依赖多源PNT数据经人为经验的估计船位在可靠性和精度性能方面都不准确，对船舶安全航行仍存在安全影响。
为此，本发明针对上述问题，提出了船端多源PNT融合与评估系统，自适应检测和预处理各项输入数据质量，以此为基础，根据自适应数据权重进行单一最优PNT数据的融合输出，并给出相关P、N、T数据完好性(I)评价指标。使船员可直观利用输出的P+I、N+I和T+I数据进行船舶操控，从而减轻船员工作压力，保障船舶航行安全。
发明内容
本发明的目的是针对船舶多源PNT数据，设计一种船舶多源PNT数据融合和完好性评价系统，归一化输出最优P+I、N+I和T+I数据，使船舶操纵人员实时感知船舶真实PNT信息和这些PNT信息的精度、可靠性和可用性，从而为船舶航行提供高质量的PNT服务。
本发明的技术方案是：一种船端多源PNT融合与评估系统，由船端多源PNT数据融合与评估设备1实现，船端多源PNT数据融合与评估设备1由多源PNT数据输入接口2、多源PNT数据预处理模块3、多源PNT数据融合模块4、融合PNT数据完好性评估模块5和融合PNT数据和完好性数据输出接口6组成。其中，多源PNT数据输入接口2自适应采集各种PNT数据提供给多源PNT数据预处理模块3，多源PNT数据预处理模块3利用默认值或多源PNT数据融合模块4提供的参照数据将上述异步数据进行质量和可用性的初步评价，并对可用通道数据进行时空统一，然后按数据输入通道提交给多源PNT数据融合模块4。多源PNT数据融合模块4根据各类PNT数据测量值类型进行自适应加权融合，获得最优融合PNT数据提交给融合PNT数据完好性评估模块5和多源PNT数据预处理模块3。融合PNT数据完好性评估模块5利用模糊综合评价模型给出P、N、T数据的完好性指标，随融合后的PNT数据通过融合PNT数据和完好性数据输出接口6输出给最终用户。
本发明的有益效果是：利用该发明，船舶可直接获得基于多源PNT数据的具有完好性评价指标的最优归一化PNT融合数据，可有效减轻船员工作压力，保障船舶航行安全。
附图说明
图1是本发明的船端多源PNT数据自适应融合与评估系统结构图；
图2是提交的PNT多源数据轨迹图；
图3是多源PNT融合数据完好性分布图；
图中：1、船端多源PNT数据融合与评估设备，2、多源PNT数据输入接口，3、多源PNT数据预处理模块，4、多源PNT数据融合模块，5、融合PNT数据完好性评估模块，6、融合PNT数据和完好性数据输出接口。
具体实施方式
某艘船舶装备2台GNSS设备(如一台GPS，一台Beidou)，一台电罗经和一台计程仪。某时刻，计程仪测的该船航行速度为13.7海里/小时，罗经航向为327度。此时开启多源PNT自适应融合与评估系统设备1，并以一高精度、高可靠性RTK定位设备作为真实参考航迹。多源PNT数据自适应融合与评估过程如下：
(1)多源PNT数据输入接口2自动接收2台GNSS设备，1台罗经和1台计程仪设备数据，并以IEC61161-1标准指令接收各设备源PNT数据；然后自主检测这些PNT数据的可用性，滤除不可用数据；最后提交给多源PNT数据预处理模块3。提交的PNT多源数据轨迹如图2所示；
(2)多源PNT数据预处理模块3启动后：1)对接收的多源PNT数据进行解析，2)提取各PNT数据源P、N、T数据，初次运行时对多源PNT数据进行互相关比较，剔除明显低质量或错误数据；正常运行时，多源数据PNT数据与设备融合输出数据进行相关性比较，剔除低质量或明显错误数据。3)利用内插法对接收到的多源PNT数据进行时间同步修订，4)将修订数据提交给多源PNT数据融合模块4，提交数据组具有如下特征：
(3)多源PNT数据融合模块4接收到上述每组多源PNT数据后，自适应地获得每个位置源的权重，获得最优融合值X，
n为某一类型的数据来源的个数，xi为第i个设备来源的测量值，是第i个设备的测量方差。
其中,
通过上述自适应融合后，输出多源PNT融合位置数据如下：
多源PNT数据融合模块4将融合数据结果提交给融合PNT数据完好性评估模块5，融合PNT数据完好性评估模块5对其进行完好性评估，评估方法采用加权平均型的模糊综合评估矩阵，
并根据实现给定的评估指标V＝[v1,v2,v3,v4]，联合计算得到评估值：
N＝V*ST
利用上述数据得到的上述一段时间多源PNT融合数据完好性分布图如图3所示。
(4)融合PNT数据完好性评估模块5将每一时刻融合后的PNT数据和评估后指标输出至融合PNT数据和完好性数据输出接口6。
(5)融合PNT数据和完好性数据输出接口6按照IEC61162-1或IEC61162-450协议标准格式输出融合后的单一PNT数据和完好性评价指标数据。

Claims (1)

1.一种船端多源PNT融合与评估系统，其特征在于，由船端多源PNT数据融合与评估设备(1)实现，船端多源PNT数据融合与评估设备(1)由多源PNT数据输入接口(2)、多源PNT数据预处理模块(3)、多源PNT数据融合模块(4)、融合PNT数据完好性评估模块(5)和融合PNT数据和完好性数据输出接口(6)组成,其中，多源PNT数据输入接口(2)自适应采集各种PNT数据提供给多源PNT数据预处理模块(3)，多源PNT数据预处理模块(3)利用默认值或多源PNT数据融合模块(4)提供的参照数据将上述异步数据进行质量和可用性的初步评价，并对可用通道数据进行时空统一，按数据输入通道提交给多源PNT数据融合模块(4),多源PNT数据融合模块(4)根据各类PNT数据测量值类型进行自适应加权融合，获得最优融合PNT数据提交给融合PNT数据完好性评估模块(5)和多源PNT数据预处理模块(3),融合PNT数据完好性评估模块(5)利用模糊综合评价模型给出P、N、T数据的完好性指标，随融合后的PNT数据通过融合PNT数据和完好性数据输出接口(6)输出给最终用户。
CN201811347703.6A 2018-11-13 2018-11-13 一种船端多源pnt融合与评估系统 Pending CN109635840A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811347703.6A CN109635840A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种船端多源pnt融合与评估系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811347703.6A CN109635840A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种船端多源pnt融合与评估系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109635840A true CN109635840A (zh) 2019-04-16

Family

ID=66068086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811347703.6A Pending CN109635840A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种船端多源pnt融合与评估系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109635840A (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107121141A (zh) * 2017-06-08 2017-09-01 南京理工大学 一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107121141A (zh) * 2017-06-08 2017-09-01 南京理工大学 一种适用于定位导航授时微系统的数据融合方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨元喜: "综合PNT体系及其关键技术", 《测绘学报》 *
王佳昊 等: "《分层无线传感器网络关键技术》", 31 October 2013 *
黄朝阳: "GNSS用户自主完好性监测系统评估技术研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 信息科技辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108281043B (zh) 一种船舶碰撞风险预警系统及预警方法
CN110006433A (zh) 海底油气管检测机器人的组合导航定位系统及方法
Felski et al. Comprehensive assessment of automatic identification system (AIS) data application to anti-collision manoeuvring
CN110888126B (zh) 基于多源传感器的无人船信息感知系统数据综合处理方法
CN103163508B (zh) 一种用于水下ins和dvl组合导航系统的dvl参数标定方法
CN108562923A (zh) 一种基于ais船站的多源信息融合船舶定位方法
CN205940569U (zh) 一种基于ecdis和通信网络的船舶引航系统
CN112987066B (zh) 基于多系统多源定位数据融合的海上目标定位方法
CN109596119A (zh) 基于自适应信息融合的船舶综合pnt系统及其监控方法
KR102464207B1 (ko) 증강현실을 이용한 선박 안전운항 관리시스템
CN109635840A (zh) 一种船端多源pnt融合与评估系统
Hadley Issues in remote pilotage
Porathe et al. Egocentric leisure boat navigation in a smartphone-based augmented reality application
US20180031376A1 (en) Systems and methods for computing and displaying navigation indicators based on historic and real-time vessel data
Nordkvist An advanced method for detecting exceptional vessel encounters in open waters from high resolution ais data
CN102192736A (zh) 船舶综合控制系统传感器输出数据的优化处理方法
CN113362653A (zh) 内河航道桥梁防撞预警系统
Chen Application of Fuzzy Pattern Recognition in Comprehensive Evaluation of Ship Navigation System Performance
CN104793205A (zh) 一种航海雷达
RU2786251C1 (ru) Комплекс навигации и управления кораблем
Millar et al. The ‘Manav’integrated navigation system
CN115900662A (zh) 船舶航道水深的测量方法、系统和可读存储介质
Johnson et al. The Role of Trust and Interaction in Global Positioning System Related Accidents
Husemann et al. A WBA of the royal majesty accident
Vierhaus et al. Trajectory optimisation for inland water vessels based on a next generation PNT-unit

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination