探究数据融合技术与船舶自动化的发展

摘 要 随着我国军事实力的不断提高，对科技技术的需求越来越迫切。数据融合技术作为一门先进的信息处理技术，在目标识别、自动分析、态势评估等方面的应用能力都很先进，因此，进行数据融合技术的研发对我国船舶自动化的发展具有着重要意义。本文主要对数据融合技术进行阐述，并对数据融合技术在我国船舶自动化领域的应用现状进行总结分析。

【关键词】数据融合技术 船舶 自动化 发展

20世纪70年代，美国海军偶然发现，将多个独立声呐的信号数据融合在一起时，能够更加准确地探测出敌人的位置，从此，数据融合技术开始出现在人们的视线里。而今，数据融合技术被广泛应用，已成为自动化领域的重要研究热题。近年来，随着我国船舶自动化程度的不断提高，数据融合技术在船舶自动化上的应用越来越广泛，例如信息综合处理、避碰决策系统以及船舶故障诊断等方面，数据融合技术在船舶领域有着巨大的发展空间。

1 数据融合技术的概述

多传感器系统是船舶自动化中的重要组成部分，船舶自动化的程度越高，船舶所需要的传感器种类与数量也越多，导致船舶决策系统所接收到的信息越繁杂，比如船舶设备的运行参数、船舶航行参数以及卫星或声呐对海况、障碍物的反馈信息等，这些信息很多都是动态的、模糊的，因此，对这些信息的综合分析与处理就变得十分复杂，运用数据融合技术就能够很好地解决这种技术性的问题。数据融合技术的功能实现是建立在多传感器基础之上的，如果将多传感器比作人类的口、鼻、手、脚、眼等多种器官，那么数据融合系统就相当于人类的大脑，对人类的器官所获得的信息（味觉、触觉、嗅觉、视觉等）进行综合分析处理，并作出决策。数据融合技术依据某种融合准则将多传感器系统所获得的各种信息进行分析与决策，以获得与被测物体十分接近的位置或特征描述。数据融合技术与多传感器系统完美地结合在一起，对船舶自动化程度的提高有着至关重要的影响。

2 数据融合技术存在的不足

2.1 信息融合算法

数据融合技术的核心就是信息融合的算法，目前数据融合技术的信息融合算法还存在一定的能力缺陷，完善度不高，只有将目前的技术（模糊控制、神经网络等技术）有机地结合在一起，不断地完善信息融合算法，才能提高信息融合系统的性能。

2.2 数据库的建立

船舶航海的安全不仅需要技术的支持，还需要船长丰富的航海经验来配合，因此，如何将丰富的航海经验融入到数据融合系统中，并建立起数据融合数据库是极其重要的。

2.3 信息融合计算能力

在船舶航行中，影响船舶航海安全的因素包括外界因素与内在因素，其信息量有时是十分巨大的，面对着如此众多的独立信息，信息融合系统有时并不能完成如此巨大的数据计算，因此，应开发相关的计算软件或硬件，提高信息融合系统的性能，以实现对大量数据的信息融合。

3 数据融合技术在船舶上的应用

3.1 避碰避让决策系统

影响船舶海上航行安全的因素有很多，船舶之间的碰撞是主要原因之一，因此，解决船舶之间的碰撞问题是保障航海安全的重要环节。现代船舶的航海避碰避让决策系统主要采用了神经网络、模糊控制、小波变换等技术，对已获得的各种信息进行推理分析，以获得最佳的避碰方案，近年来，数据融合技术在航海避碰系统中已取得十分显著的应用效果。数据融合技术对多传感器系统获得的各种信息进行融合处理，之后根据已采集的信息特征进行综合分析，从而获得精度较高的航海参数和目标特征，航海参数主要包括船舶的航速、航向等信息，目标特征主要包括来船的类型。引入数据融合技术的船舶避碰避让决策系统减少了船舶之间碰撞的几率，为航海安全提供了保障。

3.2 动力设备的故障诊断

船舶的动力系统直接影响到船舶的航海安全与效率，随着船舶自动化程度的不断提高，对船舶动力系统的要求也越来越高，为了保障船舶动力设备的正常工作，不仅仅需要及时解决船舶动力设备的故障问题，还需要对船舶动力设备进行故障预测预报。在未采用数据融合技术之前，对船舶动力设备的故障预测预报主要以单向信息为依据，导致故障预测预报的精准度不高，而采用数据融合技术之后，可以将多个单向信息进行融合处理与综合分析，有效提高了动力设备故障预测预报的精准度，为动力设备的维修准备了充足的时间，保障了航海的安全与效率。例如，在我国的一次船舶航海中，由于该船舶未采信息融合技术，未能对动力设备进行预测预报，导致在航海的过程中由于动力设备出现问题，船舶被迫停止航行，进而延迟到港时间。

3.3 动力定位系统

随着世界发展步伐的加快，陆地资源已经很难满足当今世界的发展需求，人们的关注焦点逐渐从陆地转移到海洋，进行海上作业，实现对海洋资源的开发。在深海中，由于海水的压力与浮力巨大，且海况十分复杂，以往抛锚系泊的定位方式有着一定的局限性，这就需要十分先进的技术手段——动力定位系统为海上作业提供安全保障。船舶动力定位系统的工作原理就是借助于船舶推进器产生的动力对外界干扰力进行相互抵消，使船舶处于一种动态平衡的状态，定位在可允许的定位范围误差内。影响船舶定位的因素有很多，比如海洋中的暗流，波浪、风力等，引入数据融合技术的船舶动力定位系统可将这些因素信息进行融合与处理，使船舶能够安全且准确地进行定位，为海上作业提供了安全保障。

4 结语

数据融合技术是一门十分先进的信息处理技术，随着船舶自动化程度的不断提高，对多传感器系统所反馈的信息的处理也有着十分高的技术要求，数据融合技术在功能上完美地解决了这一理论技术问题，虽说与现实还存在着一定的距离，然而，我们并不能否认它的研究价值。从近几年的研究成果可以看出，数据分析技术对船舶自动化程度的提高有着重要贡献，其应用潜力还十分巨大。

参考文献

[1]刘贞贤.数据融合技术在船舶中的应用[J].电子世界，2013（12）.

[2]何宁辉.船舶动力定位系统中无线传感器网络数据融合技术研究[D].武汉理工大学，2013.

[3]刘擘.浅析船舶自动化技术现状[J].船电技术，2012（03）.

[4]孟士超，唐正茂.数据融合技术在船舶组合导航中的应用研究[J].舰船电子工程，2011（10）.

作者单位

武汉交通职业学院 湖北省武汉市 430065

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