随着智能船舶技术日益发展和“一条主线四个长江”的发展战略实施，船舶数字化、信息化管理要求进一步提高，对于未来智能船舶的监控也提出了更高的要求。仅使用AIS系统已经难以解决未来内河航运监控管理中船舶对象愈发密集、航行状况愈发复杂以及管理需求愈发多样等问题。同时随着我国大力扶持5G基站以及北斗系统的建设，将支持高速率、低延迟、高可靠性数据传输的5G通信技术与可提供船舶目标准确定位和导航信息的北斗卫星导航系统相结合构成5G+北斗监控系统，可为内河智能船舶提供一种新的监控手段。AIS和5G+北斗两系统相结合，弥补单个系统局限性的同时实现优势互补，扩展空域与时域的覆盖范围，提高监控的可靠性和准确性，保障内河航行安全，为海事主管部门提供有效的监控技术手段，对未来内河船舶的远程监控具有一定的学术意义和工程应用价值。
将AIS和5G+北斗两系统相结合，会产生同一船舶目标在不同监控系统中具有不同的标识和轨迹，两系统提供的航迹是否为同一目标航迹的问题，因此需要建立AIS和5G+北斗两个系统中船舶航迹的一一对应关系，对其进行航迹信息关联研究。并且，运用航迹融合方法将AIS和5G+北斗的航迹信息进行融合，得到一条更加接近于目标真实运动轨迹的融合航迹，提高监控精度，对于增强内河智能船舶航行监控与管理的质量有十分重要的作用和意义。
目前国内外学者针对航迹关联及融合的研究多集中于AIS和雷达相结合方面，而对于AIS和5G+北斗的关联及融合的研究相对缺乏。论文面向内河船舶监管，同时兼顾未来智能化船舶时期，以5G通信技术在内河领域高速发展、大规模推广应用建设为契机，以国家大力发展北斗卫星导航应用为动力，探索将AIS和5G+北斗相结合的新型船舶监控手段，研究适用于AIS和5G+北斗的航迹关联及融合方法。论文的研究工作主要有以下四个方面：
（1）通过分析AIS和5G+北斗在船舶监控方面各自的优点及局限性，论述两者相结合在内河船舶监控中的互补性优势，提出一种AIS和5G+北斗相结合的内河船舶监控模式。
（2）基于长江武汉段“江城二号”渡轮的AIS和5G+北斗实际监测数据，运用莱特准则检验法进行异常值去除处理；通过高斯-克吕格算法实现坐标统一；采用插值算法进行时间对准；统计确定AIS以及5G+北斗两系统在x方向、y方向上的位置、速度误差标准差，为航迹关联及融合的仿真实验提供研究准备。
（3）为了遴选出适用于AIS和5G+北斗的航迹关联算法，首先对加权航迹关联算法和最近邻航迹关联算法两种传统的航迹关联算法进行研究；然后针对传统航迹关联算法存在船舶目标密集场景下以及跟踪监测数据存在异常值时航迹关联效果差的问题，引入位置和速度信息对经典的豪斯多夫距离进行改进，加入时间滑动窗口，提出一种适用于AIS和5G+北斗的基于综合豪斯多夫距离的改进航迹关联算法；最后与加权航迹关联算法和最近邻航迹关联算法进行蒙特卡洛仿真实验对比。结果表明：论文提出的改进算法的正确关联概率均优于传统的航迹关联算法，具有更好的有效性和鲁棒性。
（4）在航迹正确关联基础上，充分考虑AIS和5G+北斗跟踪监测精度的前提下，基于最小均方误差原则，确定了最优加权因子，得到AIS和5G+北斗的自适应加权融合方法。对匀加速运动和机动转向运动两种不同运动模型的目标航迹分别进行航迹融合仿真实验。实验结果表明：融合后的跟踪监测误差明显小于AIS和5G+北斗单个系统的跟踪监测误差，自适应加权融合方法可以有效提高船舶目标跟踪监测精度。
论文旨在探索一种适用于AIS和5G+北斗的航迹关联及融合方法，以期为海事主管部门在保障内河船舶安全、实施内河智能船舶航行监控与管理方面提供一定参考。
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