一种浮标识别与跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种浮标识别与跟踪方法，其包括以下步骤：1)获取浮标的位置点及变化半径；其中，位置点是浮标的地理位置，变化半径是跟踪浮标所用的预测波门的半径；2)初始化获取的浮标得到初始浮标，并将初始浮标加入初始浮标列表；3)将雷达图像分成若干个扇形，任意选定一个扇形区进行该扇形区内的初始浮标识别，完成该扇形区内的初始浮标识别后的浮标变成已识别浮标；针对该扇形区内的已识别浮标进行跟踪，完成该扇形区的浮标识别与跟踪处理后，进行下一个相邻扇形区内浮标的识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪。本发明专利技术可以广泛用于雷达轨迹目标识别与跟踪领域。

【技术实现步骤摘要】
一种浮标识别与跟踪方法
本专利技术涉及一种目标识别与跟踪方法，特别是关于一种浮标识别与跟踪方法。
技术介绍
目前的雷达目标识别技术通常未考虑对浮标进行特殊处理，而是将浮标与船舶目标使用同一流程识别。由于没有针对浮标进行特殊识别，而是将浮标识别成静止的船舶的轨迹目标所以使得浮标(浮标自身运动状态的特点为浮标的运动始终在一定的范围内，并且运动方向不固定)被作为船舶目标进行处理，而真正的船舶的轨迹目标会受到浮标的影响，从而影响轨迹跟踪的正确性及准确性。现有的浮标识别技术通常采用人工录取浮标范围的方式进行，只是通过用户手动录入浮标位置来初始化浮标，由于监测区域内浮标数量较多，使得用户工作量增大，并存在错误输入引起跟踪不正确的现象。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种浮标识别与跟踪方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种浮标识别与跟踪方法，其包括以下步骤：1)获取浮标的位置点及变化半径；其中，位置点是浮标的地理位置，变化半径是跟踪浮标所用的预测波门的半径；预测波门的建立是利用浮标的位置点为圆心、以变化半径为半径建立一个圆形区域；2)初始化获取的浮标得到初始浮标，并将初始浮标加入初始浮标列表；3)将雷达图像分成若干个扇形，任意选定一个扇形区进行该扇形区内的初始浮标识别，完成该扇形区内的初始浮标识别后的浮标变成已识别浮标；针对该扇形区内的已识别浮标进行跟踪，完成该扇形区的浮标识别与跟踪处理后，进行下一个相邻扇形区内浮标的识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪。所述步骤2)中每一初始浮标包括以下内容：①浮标的状态为初始状态；②浮标的初始位置；③浮标的预测位置为；④浮标的方向和速度都为0；⑤浮标的稳定识别次数k为1，且k在1～30之间，其最大稳定识别次数为6，用于检验所跟踪的雷达标绘目标是否为浮标；⑥浮标的跟踪失败次数设置为0，其最大跟踪失败次数为6，用于检测所跟踪的雷达标绘目标需要重新初始化；⑦浮标的面积设置为默认面积，其默认面积根据雷达覆盖范围内浮标的回波反射面积或所有浮标反射面积的平均值而定。所述步骤3)包括以下步骤：31)将雷达图像划分成若干个扇形，任意选定一扇形区为当前扇形区，遍历当前扇形区；32)检测初始浮标列表中的每一初始浮标是否在当前扇形区内，并针对在其内的初始浮标进行识别形成已识别浮标，并加入已识别浮标列表；33)针对已识别浮标列表中的每一个已识别浮标进行跟踪，将识别不准确的已识别浮标变为初始浮标，并加入初始浮标列表重新识别，且将识别准确的已识别浮标进行持续跟踪，待完成当前扇形区内所有已识别浮标的跟踪处理后，返回步骤31)进行下一当前扇形区内的浮标识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪。所述步骤32)包括以下步骤：针对初始浮标列表中每一浮标，依次进行步骤321)～327)的浮标标识处理，直到完成当前扇形区内的所有浮标的识别，其包括以下步骤：321)遍历初始浮标列表中的每一初始浮标；322)判断初始浮标列表中的当前初始浮标是否在当前扇形区内？若在，则进入下一步；否则，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；323)针对当前扇形区内的当前初始浮标建立相应的预测波门；324)判断当前初始浮标的预测波门内是否有一个以上的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，当前初始浮标的位置点及变化半径不变，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；325)判断当前初始浮标的预测波门内是否有适合的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；326)选择适合的雷达标绘目标更新当前初始浮标，当前初始浮标变成已识别浮标，且稳定识别次数加1；327)将已识别浮标加入已识别浮标列表，并将当前初始浮标移除初始浮标列表，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内。所述步骤325)中适合的雷达标绘目标的选取原则如下：①获得各个雷达标绘目标的面积：雷达标绘目标的面积>＝0.7乘以浮标目标的默认面积，并且雷达标绘目标的面积<＝1.5乘以浮标目标的默认面积，在此条件以外的雷达标绘目标剔除；②过滤面积差异过大的雷达标绘目标，不满足以下公式的雷达标绘目标剔除：其中，Sp为雷达标绘目标的表面积，Sb为当前浮标的表面积，R为当前浮标的面积连贯性比例值；③在满足以上两个条件的雷达标绘目标中，选取距离当前浮标距离最近的一个雷达标绘目标，该雷达标绘目标为适合的雷达标绘目标。所述步骤33)包括以下步骤：针对已识别浮标列表中的第一个浮标到最后一个浮标，依次进行步骤331)～338)的浮标跟踪处理，直到完成当前扇形区内所有已识别浮标的跟踪，其包括以下步骤：331)遍历当前扇形区内已识别浮标列表中各个已识别浮标；332)针对当前扇形区内的当前已识别浮标建立相应的预测波门；333)判断当前已识别浮标的预测波门内是否有一个以上的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，直线外推当前已识别浮标，且稳定识别次数减1，跟踪失败次数加1，进入步骤338)；334)判断当前已识别浮标的预测波门内是否有适合的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，直线外推当前已识别浮标，且稳定识别次数减1，跟踪失败次数加1，进入步骤338)；335)选择适合的雷达标绘目标更新当前已识别浮标，且稳定识别次数加1，跟踪失败次数变为0；336)判断稳定识别次数是否大于最大的稳定识别次数？若是，则进入下一步；否则，返回步骤331)对下一已识别浮标进行跟踪；337)稳定跟踪当前已识别浮标，其状态变为已稳定跟踪状态，返回步骤331)对下一已识别浮标进行跟踪；338)判断跟踪失败次数是否大于最大跟踪失败次数？若是，则从已识别浮标列表中移除当前已识别浮标，初始化此浮标，并将该浮标加入初始浮标列表，返回步骤331)对下一已识别浮标进行跟踪；339)从已识别浮标列表中移除当前已识别浮标，初始化此浮标，并将该浮标加入初始浮标列表，返回步骤331)对下一已识别浮标进行跟踪。所述步骤333)中的直线外推是根据当前已识别浮标上一周期的位置、航向和速度通过以下公式进行该当前已识别浮标的当前位置的推测，且将上一周期的航向作为推算方向：其中，Xp是当前已识别浮标的预测位置横坐标，Yp是当前已识别浮标的预测位置纵坐标，XT是当前已识别浮标上一周期更新的位置的横坐标，YT是当前已识别浮标上一周期更新的位置的纵坐标，VxT是当前已识别浮标上一周期的速度在x轴的分量，YxT当前已识别浮标上一周期的速度在y轴的分量，P是雷达扫描周期。所述步骤336)中适合的雷达标绘目标更新当前已识别浮标过程如下：将雷达标绘目标的极坐标转换为笛卡尔坐标，并采用α、β滤波关联适合的雷达标绘目标与当前已识别浮标：其中，α为适合的雷达标绘目标位置值与当前已识别浮标预测位置值差的信任程度；其中，β为适合的雷达标绘目标位置值与当前已识别浮标预测位置值差异对速度影响的信任程度；根据α、β滤波关联求得当前已识别浮标位置坐标和当前已识别浮标对应的速度，根据当前已识别浮标位置坐标和当前已识别浮标对应的速度确定轨迹目标：其中，XT为当前已识别浮标的初始位置横坐标，Xp为当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮标识别与跟踪方法，其包括以下步骤：1)获取浮标的位置点及变化半径；其中，位置点是浮标的地理位置，变化半径是跟踪浮标所用的预测波门的半径；预测波门的建立是利用浮标的位置点为圆心、以变化半径为半径建立一个圆形区域；2)初始化获取的浮标得到初始浮标，并将初始浮标加入初始浮标列表；3)将雷达图像分成若干个扇形，任意选定一个扇形区进行该扇形区内的初始浮标识别，完成该扇形区内的初始浮标识别后的浮标变成已识别浮标；针对该扇形区内的已识别浮标进行跟踪，完成该扇形区的浮标识别与跟踪处理后，进行下一个相邻扇形区内浮标的识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪。

【技术特征摘要】
1.一种浮标识别与跟踪方法，其包括以下步骤：1)获取浮标的位置点及变化半径；其中，位置点是浮标的地理位置，变化半径是跟踪浮标所用的预测波门的半径；预测波门的建立是利用浮标的位置点为圆心、以变化半径为半径建立一个圆形区域；2)初始化获取的浮标得到初始浮标，并将初始浮标加入初始浮标列表；3)将雷达图像分成若干个扇形，任意选定一个扇形区进行该扇形区内的初始浮标识别，完成该扇形区内的初始浮标识别后的浮标变成已识别浮标；针对该扇形区内的已识别浮标进行跟踪，完成该扇形区的浮标识别与跟踪处理后，进行下一个相邻扇形区内浮标的识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪；所述步骤3)包括以下步骤：31)将雷达图像划分成若干个扇形，任意选定一扇形区为当前扇形区，遍历当前扇形区；32)检测初始浮标列表中的每一初始浮标是否在当前扇形区内，并针对在其内的初始浮标进行识别形成已识别浮标，并加入已识别浮标列表；33)针对已识别浮标列表中的每一个已识别浮标进行跟踪，将识别不准确的已识别浮标变为初始浮标，并加入初始浮标列表重新识别，且将识别准确的已识别浮标进行持续跟踪，待完成当前扇形区内所有已识别浮标的跟踪处理后，返回步骤31)进行下一当前扇形区内的浮标识别与跟踪，直到完成整个雷达图像内浮标的识别与跟踪。2.如权利要求1所述的一种浮标识别与跟踪方法，其特征在于：所述步骤2)中每一初始浮标包括以下内容：①浮标的状态为初始状态；②浮标的初始位置；③浮标的预测位置为；④浮标的方向和速度都为0；⑤浮标的稳定识别次数k为1，且k在1～30之间，其最大稳定识别次数为6，用于检验所跟踪的雷达标绘目标是否为浮标；⑥浮标的跟踪失败次数设置为0，其最大跟踪失败次数为6，用于检测所跟踪的雷达标绘目标需要重新初始化；⑦浮标的面积设置为默认面积，其默认面积根据雷达覆盖范围内浮标的回波反射面积或所有浮标反射面积的平均值而定。3.如权利要求1所述的一种浮标识别与跟踪方法，其特征在于：所述步骤32)包括以下步骤：针对初始浮标列表中每一浮标，依次进行步骤321)～327)的浮标标识处理，直到完成当前扇形区内的所有浮标的识别，其包括以下步骤：321)遍历初始浮标列表中的每一初始浮标；322)判断初始浮标列表中的当前初始浮标是否在当前扇形区内？若在，则进入下一步；否则，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；323)针对当前扇形区内的当前初始浮标建立相应的预测波门；324)判断当前初始浮标的预测波门内是否有一个以上的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，当前初始浮标的位置点及变化半径不变，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；325)判断当前初始浮标的预测波门内是否有适合的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内；326)选择适合的雷达标绘目标更新当前初始浮标，当前初始浮标变成已识别浮标，且稳定识别次数加1；327)将已识别浮标加入已识别浮标列表，并将当前初始浮标移除初始浮标列表，返回步骤321)检测初始浮标列表中下一个初始浮标是否在当前扇形区内。4.如权利要求3所述的一种浮标识别与跟踪方法，其特征在于：所述步骤325)中适合的雷达标绘目标的选取原则如下：①获得各个雷达标绘目标的面积：雷达标绘目标的面积>＝0.7乘以浮标目标的默认面积，并且雷达标绘目标的面积<＝1.5乘以浮标目标的默认面积，在此条件以外的雷达标绘目标剔除；②过滤面积差异过大的雷达标绘目标，不满足以下公式的雷达标绘目标剔除：其中，Sp为雷达标绘目标的表面积，Sb为当前浮标的表面积，R为当前浮标的面积连贯性比例值；③在满足以上两个条件的雷达标绘目标中，选取距离当前浮标距离最近的一个雷达标绘目标，该雷达标绘目标为适合的雷达标绘目标。5.如权利要求1或3或4所述的一种浮标识别与跟踪方法，其特征在于：所述步骤33)包括以下步骤：针对已识别浮标列表中的第一个浮标到最后一个浮标，依次进行步骤331)～338)的浮标跟踪处理，直到完成当前扇形区内所有已识别浮标的跟踪，其包括以下步骤：331)遍历当前扇形区内已识别浮标列表中各个已识别浮标；332)针对当前扇形区内的当前已识别浮标建立相应的预测波门；333)判断当前已识别浮标的预测波门内是否有一个以上的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，直线外推当前已识别浮标，且稳定识别次数减1，跟踪失败次数加1，进入步骤338)；334)判断当前已识别浮标的预测波门内是否有适合的雷达标绘目标？若有，则进入下一步；否则，直线外推当前已识别浮标，且稳定识别次数减1，跟踪失败次数加1，进入步...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞福文，付震，蒋剑平，陈文彬，朱凌，
申请(专利权)人：大连海大船舶导航国家工程研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21