基于卡尔曼滤波算法船舶AIS轨迹估计研究

徐铁　蔡奉君　胡勤友　杨春

摘 要： AIS是集船舶导航、避碰、海事监管于一体的现代化无线电系统，在水上交通运输领域里发挥着重要作用。为了弥补AIS数据堵塞等原因导致更新数据不及时，造成船舶轨迹的不准确或者误差较大的问题，提出利用对卡尔曼滤波算法进行适当的修改，引入系统噪声和测量噪声，利用AIS船舶观测节点数据对系统状态做最小二乘法估计，对船舶运动轨迹进行平滑和预测，并对不同时间段可靠性误差进行分析，能够比较正确地估计出船舶轨迹。

关键字： AIS； 卡尔曼滤波； 船舶轨迹预测； Matlab仿真

中图分类号： TN961?34； U675.6 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）05?0097?04

0 引 言

近年来，随着我国经济的迅速发展，国内外贸易迅猛发展，海上交通运输量不断增长，特别是某些重要的水道，船舶交通非常繁忙；随着装载船舶自动识别系统 （Automatic Identification System，AIS）设备的船舶数量越来越多，充分利用船舶AIS数据进行船舶交通研究已是焦点问题[1?3]。实时获取准确的船舶AIS信息显得至关重要，只有获取实时的船舶AIS数据，才能有效地监控某些水域通航状况，及时发现通航水域中存在碰撞以及搁浅等海事事故的区域，这样有助于岸基人员更好地协调和管理通航水域的安全。

目前，尽管在船舶和岸基管理已经安装了大量的AIS设备，但是由于AIS操作不当、AIS设备播发的数据由于船舶与AIS基站之间的距离较远、 AIS设备自身工作不正常或人为的关闭AIS设备等各种主客观原因以及AIS船站和岸站时隙拥堵和网络传输，造成岸基AIS存在接收到的AIS数据不正确以及数据位置报告更新不及时等情况。……