一、雷达与AIS技术的融合原理
随着海上船舶向着科技化、快速化方向的迅速发展，船舶数量及海上船只密度不断增加，直接导致海上交通隐患的滋生，给人民的生命财产安全以及海洋运输行业的平稳发展带来了极大的威胁。为了确保海上航行安全，提高航运管理效率，对航运技术和通信导航设备的要求不断提高，雷达与船舶自动识别系统（AIS）是船上两种重要的传感器，其分别具有自身的不可替代性以及局限性，但如果要在电子海图上同时显示AIS接收的目标数据和雷达探测的目标数据，那么显示器上的目标数据会很多且杂乱无章，使得船舶操作人员在目标信息识别上有一定的困难。所以考虑用AIS设备辅助雷达，并将二者融合后的信息显示在海图上，可以在弥补各自存在的系统缺陷的同时，更好地发挥各自优势，使探测的目标信息更加可靠和精确，从而提高船舶航行的安全性。
图1 AIS与雷达数据融合原理图
图2雷达示意图
2、AIS技术原理
大型船舶远洋过程对于航线规划中的各类信息、航行过程中的运动状态等数据要求极高，AIS作为智能化程度较高的识别系统，其核心算法能够为船舶提供定位导航、指引前进线路、规划航行速度与方向等相关信息，起到了至关重要的作用。尤其是其可以在驾驶舱内通过数据可视化分析，准确获取周边环境范围内其他船只、障碍物的具体信息，并在某些特殊需求下自动规划航行线路，预测各类安全信息等。相较于探测雷达而言，AIS的传感系统在数据采集端不能够实时获取数据信息，即具有一定的延时性，且极易受到外界环境因素的影响。此外，中小型船舶不具备安装条件和运管能力，因而无法被其他船只通过AIS检测到，造成一定的探测盲区。
图3 AIS原理示意图
3、雷达与AIS融合的优势
1）有助于改善通信系统的可靠性。雷达系统和AIS 系统可以实现信息的互补。当雷达系统传感器出现故障或受到干扰时，AIS系统的传感器可以弥补当前的数据信息，保障数据采集的连续性，为探测系统提供可靠的参考数据。
2）有助于改善信息的精度。采用雷达系统和AIS 系统的信号融合技术，能够有效提高船舶航行数据信息的精度。
3）提高船舶导航的时间与空间范围。将船舶雷达与 AIS 系统的传感器信息融合，可以通过交叠覆盖的传感器获取信息，弥补单一目标探测系统的盲区。
二、AIS与航迹的融合
航迹关联是雷达与AIS目标融合的一个关键问题，所谓航迹关联就是要解决不同传感器观测到的船只航迹是否来自于同一船只目标的问题，即为传感器探测范围中目标被重复跟踪的问题，并进一步判定两条航迹是否相似。雷达的目标航迹信息主要包括目标的位置、航向、航速和目标编号等，目标某个时刻的位置和航向航速数据是根据某个时刻目标的雷达测量数（距离和方位）和前一时刻所获得的航迹数据滤波估值对当前时刻航迹点的预测值，利用航迹滤波估计计算方法，求得当前时刻目标航迹的滤波估计值。目标跟踪算法是根据所建立的目标运动模型和一定的最优估计准则建立起来的，通常的方法是以该被处理航迹前一时刻对当前时刻航迹点的预测位置为中心，建立航迹关联波口，按照一定的航迹关联准则，确定落入关联波口内的目标，属于被处理航迹的目标。接下来需要对处理过的航迹进行滤波处理，即用经过航迹相关处理后确认属于被处理航迹的目标的量测数据，根据航迹滤波估计算法，对当前时刻的目标航迹点进行滤波估计，获得当前时刻的目标的航迹数据（位置、航向、航速等）。最后通过航迹外推获得目标轨迹的预测值。
航迹关联算法主要有两大类，分别为基于模糊数学和基于统计的航迹关联算法。传统的基于统计的加权法、修正法、最近领域法等航迹关联算法比较适合于目标比较稀疏的情况，计算速度较快，但在密集目标环境下、交叉及机动航迹较多的场合，这几种经典方法性能较差；在多目标场景下，模糊数学的算法能够更好地应用。
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