一种海缆区界船舶目标位置检测方法技术

本发明专利技术涉及一种海缆区界船舶目标位置检测方法，具体为基于雷达目标识别技术与岸基船舶自动识别系统的数据融合位置检测算法；首先使用岸基雷达定位检测，在雷达图上标绘出周围地理情况，通过滤波确认动态目标，追踪得到航向与极坐标位置，经过时间同步处理和目标位置信息融合关联，然后利用B类岸基AIS接收的船舶位置信息对雷达标绘目标位置进行修正，通过目标位置检测对船舶下一时刻航向和船速进行预测，最终得到目标的真实地理位置，再将雷达图叠加在电子海图上，使用电子辅助航标绘制海缆区界，保证海缆区界安全。本发明专利技术利用AIS位置信息的瞬时性结合雷达数据对比融合，降低雷达定位海面目标移位误差，使位置检测结果更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种海缆区界船舶目标位置检测方法
本专利技术涉及雷达目标探测、船舶自动识别系统(AIS)、电子海图系统(ECDIS)和计算机图形处理
，特别是一种海缆区界船舶目标位置检测方法。
技术介绍
船舶自动识别系统(AIS)技术配合全球定位系统(GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号等船舶静态资料由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，获取船舶位置坐标及时进行避让。雷达将电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。但是单一雷达探测的目标位置与目标真实地理位置间偏差较大，无法提供精确的目标坐标。因此，需要将AIS系统与雷达探测目标位置信息进行融合，利用AIS位置信息的准确性辅助雷达进行目标位置检测，有效减小海杂波干扰，避免因气象条件变化引起雷达定位目标点的漂移，校正系统误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种位置检测结果更加精确的海缆区界船舶目标位置检测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海缆区界船舶目标位置检测方法，包括：通过岸基雷达进行定位检测，获取雷达目标位置数据，并获得标绘有周围地理情况的雷达图；所述雷达目标位置数据包括船舶航向信息与极坐标位置信息；通过B类岸基AIS接收AIS目标位置数据；所述AIS目标位置数据包括船舶GPS位置信息和航向信息；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行坐标转换，分别获得所述雷达目标位置数据的直角坐标和所述AIS目标位置数据的直角坐标；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行时间对准同步；将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库；基于所述融合坐标点，使用最小二乘法拟合出最佳航迹；基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置。优选的，所述检测方法还包括：根据预测出的下一时刻船舶的航向与位置，判断所述船舶是否闯入海缆区界；如果闯入，启动预警；如果未闯入，将所述雷达图叠加到电子海图上。优选的，将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库，包括：以接收到的AIS位置坐标为时基，取两个时间点的2组位置坐标建立航迹更新点库。优选的，所述灰色预测模型为GM(1,1)灰色预测模型。优选的，基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置，包括：基于所述最佳航迹，获得最佳目标点迹序列，如下：x(0)＝x0(1),x0(2),…,x0(k),…,x0(n)计算序列的级比：如果所有的级比都落在可容覆盖区间内，则最佳航迹中的点迹序列x(0)建立GM(1，1)模型并进行灰色预测；以x(0)＝x0(1),x0(2),…,x0(k),…,x0(n)为数据序列建立GM(1，1)模型，如下：x(0)(k)+ax(1)(k)＝b使用回归分析法求得a和b的估计值，得到相应的白化模型为：解为：得到预测值：从而得到下一时刻海缆区界船舶目标位置坐标预测值：优选的，所述将电子海图叠加到所述雷达图，包括：将所述雷达图上标识的极坐标位置信息进行坐标转换，获得平面直角坐标；根据电子海图比例尺计算雷达图像缩放比例；判断所述缩放比例是否大于两倍；如果是，按比例插值后判断是否有旋转角；如果否，直接判断是否有旋转角；如果有旋转角，旋转后进行四邻域插值，将所述雷达图叠加到电子海图上；如果没有旋转角，直接进行四邻域插值后将所述雷达图叠加到电子海图上。本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术一种海缆区界船舶目标位置检测方法，将AIS系统与雷达探测目标位置信息进行融合，利用AIS位置信息的准确性辅助雷达进行目标位置检测，有效减小海杂波干扰，避免了因气象条件变化引起雷达定位目标点的漂移，校正系统误差；(2)本专利技术一种海缆区界船舶目标位置检测方法，使用最小二乘法拟合出最佳航迹；基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置；使目标位置检测结果更加精确；(3)本专利技术一种海缆区界船舶目标位置检测方法，将雷达图像叠加在电子海图上，使用电子辅助航标绘制海缆区界，保证海缆区界安全；(4)本专利技术一种海缆区界船舶目标位置检测方法，雷达图像在叠加时不会影响电子海图的正常操作,且可以随着海图的缩放、漫游而进行对应的操作,同时雷达图像删除的时候也不会对正常的导航功能有所影响，雷达图像与预测航迹有明显的明暗区分，通过比较这样可以便于人们更加直观的对船的航迹进行判断，保护海缆区界的安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种海缆区界船舶目标位置检测方法的流程图；图2为本专利技术的雷达图与电子海图叠加流程图。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。基于本专利技术中的实施例，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。参见图1所示，一种海缆区界船舶目标位置检测方法，包括：(a)通过岸基雷达进行定位检测，获取雷达目标位置数据，并获得标绘有周围地理情况的雷达图；所述雷达目标位置数据包括船舶航向信息与极坐标位置信息；(b)通过B类岸基AIS接收AIS目标位置数据；所述AIS目标位置数据包括船舶GPS位置信息和航向信息；(c)对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行坐标转换，分别获得所述雷达目标位置数据的直角坐标和所述AIS目标位置数据的直角坐标；具体的，对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行坐标转换，分别获得所述雷达目标位置数据的直角坐标和所述AIS目标位置数据的直角坐标，可以使用现有的技术实现，本专利技术实施例不做具体限定。(d)对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行时间对准同步；具体的，对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行时间对准同步，可以使用现有的技术实现，本专利技术实施例不做具体限定。(e)将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库；(f)基于所述融合坐标点，使用最小二乘法拟合出最佳航迹；具体的，以接收到的AIS位置坐标为时基，取两个时间点的2组位置坐标建立航迹更新点库；利用最小二乘法将拟合出最佳航迹，得出航迹在平面坐标系的函数表达式，通过拟合出的最佳航迹求出融合过后目标的地理位置坐标。最小二乘法通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小，求出样本回归模型对坐标点进行曲线拟合。(g)基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置；通过航迹关联融合得出最佳航迹后，运用灰色预测模型对航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海缆区界船舶目标位置检测方法，其特征在于，包括：通过岸基雷达进行定位检测，获取雷达目标位置数据，并获得标绘有周围地理情况的雷达图；所述雷达目标位置数据包括船舶航向信息与极坐标位置信息；通过B类岸基AIS接收AIS目标位置数据；所述AIS目标位置数据包括船舶GPS位置信息和航向信息；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行坐标转换，分别获得所述雷达目标位置数据的直角坐标和所述AIS目标位置数据的直角坐标；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行时间对准同步；将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库；基于所述融合坐标点，使用最小二乘法拟合出最佳航迹；基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置。

【技术特征摘要】
1.一种海缆区界船舶目标位置检测方法，其特征在于，包括：通过岸基雷达进行定位检测，获取雷达目标位置数据，并获得标绘有周围地理情况的雷达图；所述雷达目标位置数据包括船舶航向信息与极坐标位置信息；通过B类岸基AIS接收AIS目标位置数据；所述AIS目标位置数据包括船舶GPS位置信息和航向信息；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行坐标转换，分别获得所述雷达目标位置数据的直角坐标和所述AIS目标位置数据的直角坐标；对所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行时间对准同步；将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库；基于所述融合坐标点，使用最小二乘法拟合出最佳航迹；基于所述最佳航迹，建立灰色预测模型，预测出下一时刻船舶的航向与位置。2.根据权利要求1所述的海缆区界船舶目标位置检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：根据预测出的下一时刻船舶的航向与位置，判断所述船舶是否闯入海缆区界；如果闯入，启动预警；如果未闯入，将所述雷达图叠加到电子海图上。3.根据权利要求1所述的海缆区界船舶目标位置检测方法，其特征在于，将所述雷达目标位置数据和所述AIS目标位置数据进行融合，建立融合坐标点数据库，包括：以接收到的AIS位置坐标为时基，取两个时间点的2组位置坐标建立航迹更新点库。4.根据权利要求1所述的海缆区...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祖培，徐丽红，陈奇太，唐泉彬，潘文庆，许奕平，黄咏，王乘恩，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司莆田供电公司，
类型：发明
国别省市：福建,35