VTS系統(tǒng)船舶跟蹤和預(yù)測(cè)的新技術(shù)研究.pdf

1、船舶的高精度定位以及船舶的實(shí)時(shí)航跡預(yù)測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)VTS智能預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)當(dāng)前基于卡爾曼濾波算法的航跡自適應(yīng)濾波算法在模型坐標(biāo)系的選擇方面、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、噪聲背景和抑制濾波發(fā)散的處理手段上存在的種種問題，以及航跡預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)用性、通用性較低的問題，本文深入的研究了VTS領(lǐng)域?qū)@兩種技術(shù)的現(xiàn)狀和需求，具體工作如下:
　　 1.針對(duì)墨卡托航法和中分緯度法的經(jīng)度計(jì)算公式在建立卡爾曼濾波的系統(tǒng)狀態(tài)模型時(shí)，存在求

2、導(dǎo)困難和計(jì)算結(jié)果精度低的問題，提出了一種簡(jiǎn)化的、短程航跡推算算法。算法將船舶的東西距航行近似為沿著推算起點(diǎn)的緯度圈航行，簡(jiǎn)化了經(jīng)差的計(jì)算公式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法具有參數(shù)少、在航程小于1海里時(shí)計(jì)算精度高的特點(diǎn)。
　　 2.針對(duì)傳統(tǒng)Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法存在系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲無法同時(shí)估計(jì)以及對(duì)方差的估計(jì)容易出現(xiàn)負(fù)定的情況，在原算法的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的算法。通過討論兩種噪聲對(duì)濾波增益的影響，確定了量測(cè)值的重要性，并從理論上推

3、導(dǎo)出保證量測(cè)噪聲方差正定的權(quán)重的取值范圍。和原算法相比，該方法計(jì)算步驟少，不易發(fā)散，濾波精度高、無初值要求。
　　 3.針對(duì)傳統(tǒng)Sage-Husa和STF自適應(yīng)卡爾曼濾波算法在濾波發(fā)散時(shí)，無法自適應(yīng)噪聲的問題，提出在濾波發(fā)散時(shí)增加對(duì)量測(cè)噪聲的修正思想。將實(shí)際誤差超出理論誤差的部分分別增加至量測(cè)噪聲和一步預(yù)測(cè)方差，既避免由于兩者數(shù)量級(jí)差距過大，忽略量測(cè)噪聲對(duì)濾波增益影響的情況，又實(shí)現(xiàn)了噪聲的自適應(yīng)。經(jīng)比較，該方法計(jì)算步驟少、跟蹤性

4、能好、濾波精度高、無初值要求。
　　 4.針對(duì)單跟蹤源的自適應(yīng)航跡估計(jì)算法易出現(xiàn)量測(cè)值的錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)問題，提出了加入辨識(shí)量測(cè)值真?zhèn)喂δ艿男滤惴āＴ撍惴ㄍㄟ^追蹤殘差的變化來識(shí)別預(yù)測(cè)值和量測(cè)值的吻合度，以狀態(tài)極限模型來識(shí)別何種模型出現(xiàn)了異常。該算法不僅可以識(shí)別量測(cè)值，還具備噪聲的自適應(yīng)估計(jì)功能，具有無初值要求、計(jì)算步驟少、跟蹤性能好、濾波精度高、量測(cè)值的錯(cuò)誤識(shí)別的特點(diǎn)。
　　 5.針對(duì)基于動(dòng)力學(xué)或運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的航跡推算方法存在計(jì)算