本发明专利技术提供一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法，该方法包括获取雷达与AIS信息；坐标转换；选择关联航迹；时间对齐；系统误差估计；系统误差校正，本发明专利技术可以将精度较高的AIS航迹信息作为基准，选择多部雷达与AIS共同观测到的目标航迹进行量测统计，可以在使用过程中动态量测、动态估计与修正多部雷达系统误差，且自动化程度高，实现方便，无硬件成本经费开支，切实可行。
An automatic correction method for multi radar system errors based on AIS
The invention provides an automatic method for system error correction of multi-radar based on AIS, which includes acquiring radar and AIS information; coordinate conversion; selecting associated tracks; time alignment; system error estimation; system error correction. The method can select multi-radar and AIS tracks with high accuracy as a reference and select multi-radar and AIS tracks as a reference. By measuring and statistic the common observed target track, the dynamic measurement, dynamic estimation and correction of multi-radar system errors can be achieved in the course of operation, and the degree of automation is high, the realization is convenient, and there is no hardware cost and expenditure.
【技术实现步骤摘要】
一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法
本专利技术涉及船用雷达信号处理领域，特别涉及一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法。
技术介绍
面对新形势下近海海事监管中出现的环境复杂化、目标密集化、需求高端化等难题，靠单一传感器监控系统独立工作已经难以适应当代航海交通管理或近海监视需求。因此，利用数据融合技术整合多部雷达和AIS(船舶自动系统)、CCTV(视频监控系统)、红外等一些异类监控系统，获得更全面、准确、实时的船舶动态信息，提高船舶跟踪进度和监视广度，已然成为现在近海监控系统的重要研究方向和发展趋势。数据融合对各部雷达的测量系统误差有着严格的要求，若在融合算法中，雷达测量系统误差校正不好，就会丧失融合的最优性，影响航迹质量。系统可能无法利用多雷达数据进行目标起始，无法利用多雷达数据进行航迹关联，对目标精确跟踪和及时机动判决当目标密集时，易出现不同雷达目标之内的错误关联，产生虚假目标或分裂目标等等。这对某些应用可能是比较致命的，例如操作员在根据显示界面对态势进行判断时，可能会因为目标数量和位置的模糊产生误判断。因此，在进行多雷达数据融合之前，对雷达系统误差进行估计与校准具有重大意义。造成系统误差的主要原因有两种：一是各雷达的方位定北误差，而是各雷达的原点定点误差。现有技术中修正雷达系统误差的方法主要有以下几种：1、在各雷达上安装寻北仪和GPS接收器，寻北仪的精度可达1°，GPS的定位精度可达15米；2、GPS定位校正法，即利用平台自身GPS定位的坐标真值去校正雷达系统坐标值，作为实时检测、跟踪系统误差变化的依据；3、固定回波校正法，这也是最常用的一种方法，它是用固定目标位置的真值来校正雷达航迹的坐标绝对误差；4、基准雷达校正法，它是在用标准雷达的固定目标真值校正了标准雷达航迹的坐标绝对误差之后，再用标准雷达的雷达航迹校正其它雷达的雷达航迹的坐标相对误差。上述系统误差校正方法中，第1种方法已应用在新近出厂的少量新型雷达上，但是原有大量的老雷达基本上都未安装，改装有一定难度，且经费也高。第2种方法中，可以对雷达原定定点误差进行校正，但无法对雷达伺服驱动器件精度和基准不同等带来的方位定北误差进行校正。第3种和第4种方法中，多部雷达都能看到的固定回波不易找到，而且这种固定回波往往不是真正的点目标，实用雷达常有俯仰天线的情况，因而固定目标会随天线俯仰而飘逸，因此难以利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：如何实现在基于AIS系统下多个雷达系统误差进行校正。具体方案如下：一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法，该方法包括以下步骤：步骤1：获取雷达与AIS信息；步骤2：坐标转换；步骤3：选择关联航迹；步骤4：时间对齐；步骤5：系统误差估计；步骤6：系统误差校正。其中，步骤1的具体过程如下：分别获取N个雷达所处的地理位置坐标，其中，第i个雷达地理位置坐标表示为[Li,Bi]′；分别获取N个雷达的目标航迹信息，其中，第i个雷达的目标航迹信息在以自身位置为坐标原点的极坐标系下表示为获取AIS系统的目标航迹信息，该信息中地理坐标系下表示为XAIS＝[L,B]′。其中，步骤2的具体过程如下：分别以N个雷达所处的位置为坐标原点，将AIS航迹信息从地理坐标系转换到相对应雷达的极坐标系下，其中，AIS迹信息以第i个雷达所在的位置为坐标原点时表示为XAISi＝[ρ,θ]′。其中，步骤3的具体过程如下：分别将第i个雷达的航迹信息和与之对应的转换后的AIS航迹信息XAISi＝[ρ,θ]′进行关联判断，选出m组成功关联的航迹组，即选出属于同一目标的m条雷达航迹信息和m条AIS航迹信息。N个雷达共选出N×m组航迹。其中，步骤4的具体过程如下：将每组航迹中的雷达航迹信息与AIS航迹信息从第ki1帧至ki1+n-1帧进行插值对齐，ki1为AIS与雷达共同观测到该目标的起始帧，n为进行量测统计的帧数。其中，步骤5的具体过程如下：以AIS航迹信息作为近似真值，分别得到N个雷达的系统误差，本专利技术中雷达的系统误差由差值、均值来表示。其中，第i个雷达的距离误差估计值为：第i个雷达的方位误差估计值为：其中，步骤6的具体过程如下：对N个雷达分别进行航迹信息进行校正，其中，第i个雷达校正公式如下：ρi′＝ρi+Δρiθi′＝θi+Δθi与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、由于AIS航迹信息具有高精度特点，选择其作为基准得到的估计误差也具有高精度；2、可以在使用过程中动态量测、动态估计和修正多部雷达系统误差；3、自动化程度高，实现方便，无硬件成本经费开支，切实可行。附图说明图1是一种基于AIS的多雷达系统误差自动校正方法流程框图。图2是极坐标系下的AIS、雷达1、雷达2获取的航迹信息仿真图。图3是图2的局部放大图。图4是人工选取的10组用于误差估计的航迹信息仿真图。图5是校准后的雷达1、雷达2和AIS航迹信息仿真图。图6是图5的局部放大图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。见图1，本专利技术提供一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法，该方法包括以下步骤：步骤1：获取雷达与AIS信息分别获取N个雷达所处的地理位置坐标，其中，第i个雷达地理位置坐标表示为[Li,Bi]′；分别获取N个雷达的目标航迹信息，其中，第i个雷达的目标航迹信息在以自身位置为坐标原点的极坐标系下表示为获取AIS系统的目标航迹信息，该信息中地理坐标系下表示为XAIS＝[L,B]′；步骤2：坐标转换分别以N个雷达所处的位置为坐标原点，将AIS航迹信息从地理坐标系转换到相对应雷达的极坐标系下，其中，AIS迹信息以第i个雷达所在的位置为坐标原点时表示为XAISi＝[ρ,θ]′。步骤3：选择关联航迹分别将第i个雷达的航迹信息和与之对应的转换后的AIS航迹信息XAISi＝[ρ,θ]′进行关联判断，选出m组成功关联的航迹组，即选出属于同一目标的m条雷达航迹信息和m条AIS航迹信息。N个雷达共选出N×m组航迹。步骤4：时间对齐将每组航迹中的雷达航迹信息与AIS航迹信息从第ki1帧至ki1+n-1帧进行插值对齐，ki1为AIS与雷达共同观测到该目标的起始帧，n为进行量测统计的帧数。步骤5：系统误差估计以AIS航迹信息作为近似真值，分别得到N个雷达的系统误差，本专利技术中雷达的系统误差由差值、均值来表示。其中，第i个雷达的距离误差估计值为：第i个雷达的方位误差估计值为：步骤6：系统误差校正对N个雷达分别进行航迹信息进行校正，其中，第i个雷达校正公式如下：ρi′＝ρi+Δρiθi′＝θi+Δθi为了便于本领域技术人员对本专利技术技术方案的理解，本专利技术主要采用实际的AIS航迹信息报和2部主动雷达航迹信息报数据进行验证，为了说明清楚，两部雷达分别命名为雷达1和雷达2，具体步骤如下：步骤1：获取雷达与AIS目标航迹信息通过GPS获取雷达1和雷达2的位置为：(L1,B1)＝(L2,B2)＝(107.9951489，21.716764600)；截取AIS目标航迹信息，其在地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法，该方法包括以下步骤：步骤1：获取雷达与AIS信息；步骤2：坐标转换；步骤3：选择关联航迹；步骤4：时间对齐；步骤5：系统误差估计；步骤6：系统误差校正。
【技术特征摘要】
1.一种基于AIS的多雷达系统误差校正自动方法，该方法包括以下步骤：步骤1：获取雷达与AIS信息；步骤2：坐标转换；步骤3：选择关联航迹；步骤4：时间对齐；步骤5：系统误差估计；步骤6：系统误差校正。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1的具体过程如下：分别获取N个雷达所处的地理位置坐标，其中，第i个雷达地理位置坐标表示为[Li,Bi]′；分别获取N个雷达的目标航迹信息，其中，第i个雷达的目标航迹信息在以自身位置为坐标原点的极坐标系下表示为获取AIS系统的目标航迹信息，该信息中地理坐标系下表示为XAIS＝[L,B]′。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2的具体过程如下：分别以N个雷达所处的位置为坐标原点，将AIS航迹信息从地理坐标系转换到相对应雷达的极坐标系下，其中，AIS迹信息以第i个雷达所在的位置为坐标原点时表示为XAISi＝[ρ,θ]′。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3的具体过程如...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国栋，孔芳玲，
申请(专利权)人：深圳市华讯方舟雷达技术装备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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