海上船舶避碰问题一直是船舶航行安全研究的热点和难点。多年来,由于船舶受航行水域、海况、气象条件、交通密度、船舶自身条件以及驾驶人员的操作经验和水平等因素影响,船舶遭遇碰撞、触礁等意外事故仍常有发生,严重威胁着人员的生命安全和财产损失。特别地,随着近来我国对外经济的日益繁荣和不断发展,使海上贸易运输成倍增长,从而给船舶的航行安全和有效避碰带来了许多技术难度和不利因素。如,当本船在海上航行遭遇到多船碰撞危险时,若仅靠观察的信息和凭其自身知识、阅历和工作经验而作出的避碰决策是远远不够的。因为这里涉及到避让行动的大小和避让时机的问题,如果驾驶员过早行动,这既没必要也不符合船长和驾驶员的避碰心理,但若过晚行动则会造成船舶之间的行动不协调而产生碰撞危险。所以,为了减轻驾驶人员的劳动强度和心理负担,适应现代船舶海上航行安全自动化的需要,研究利用多传感器数据融合技术,及时为驾驶人员提供预测或预报未来时刻目标船相对于本船的精确位置和运动状态,辅助驾驶人员提前预警和采取转向避碰准备,仍将具有十分重要的现实意义。本文将从实际应用出发,探索目标受雷达自身探测精度、低空杂波等因素影响下,对不完整、不精确、不可靠、甚至相互矛盾的量测数据的处理方法。主要涉及:①针对船舶避碰决策系统中的船舶运动趋势和避碰时机建立数学模型,计算出避让中的两个最根本要素——相对于本船的最近会遇距离DCPA和最近会遇时间TCPA;②应用灰色系统理论预测模型,实时预测各目标船相对于本船在下一时刻的运动参数,预估目标船相对于本船的最近会遇距离DCPA和最近会遇时间TCPA。同时,针对灰色预测模型预测误差大问题,提出了先缓冲后预测的处理思想,并对缓冲算子作了改进;③应用状态滤波和多传感器探测的数据融合技术,给出目标位置和状态的精确估计,改善和提高系统跟踪目标的精度。通过仿真分析,表明本文研究的思想不仅有利于提高船舶避碰系统跟踪目标的精度,而且还能使驾驶员在采取避让行动前,预知避让结果和做到心中有数之目的。