一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，利用岸基雷达获取到的船舶信息与北斗船载终端提供的船舶信息建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型，在密集多目标的水域环境下，实现船舶目标的精确关联，主要步骤如下：首先对雷达与北斗数据进行坐标转换与统一；然后确定关联波门的形状与大小；接着采用三次Catmull‑Rom样条插值算法拟合数据，实现雷达与北斗数据的时间校准；然后建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型；最后对模型输出的结果进行关联判决，进而实现船舶目标的精确关联。本发明专利技术所提出的方法与传统基于雷达与AIS数据的船舶目标关联方法相比，关联准确度更高、安全性更强、适用性更广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法
本专利技术涉及多源信息融合领域，特别是一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法。
技术介绍
我国社会经济的蓬勃发展，带动了水运业务量的逐年增长，港口和内河航道船舶密度急剧增加。这也导致了水上交通安全隐患增多、船舶交通压力凸显以及水域环境污染等问题。为确保船舶航行安全，提高航运效率，船舶交通管理系统(VesselTrafficServices，VTS)在我国水上交通管理部门获得大规模应用普及。VTS通过多源信息融合技术对雷达目标信息和AIS目标信息(AutomaticIdentificationSystem，船舶自动识别系统)进行深度融合，从而获取全面、准确、实时的船舶动态信息。针对密集多目标的水域环境，传统的雷达与AIS目标关联方法关联准确度不高、计算量大、适用性差，无法高效精确地进行目标关联，进而影响雷达与AIS目标融合的正确率。与此同时，绝大多数船载AIS设备都是使用美国的全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)提供船舶的位置信息。但GPS受制于美国的选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1、坐标转换与统一：将当前时刻，岸基雷达获取到的船舶位置坐标以及北斗船载终端提供的船舶位置坐标均转换为平面直角坐标；同时，定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，北斗船载终端提供信息的船舶目标为北斗目标；/n步骤2、确定关联波门：关联波门的形状为圆形，圆心为对应雷达目标，半径R

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、坐标转换与统一：将当前时刻，岸基雷达获取到的船舶位置坐标以及北斗船载终端提供的船舶位置坐标均转换为平面直角坐标；同时，定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，北斗船载终端提供信息的船舶目标为北斗目标；
步骤2、确定关联波门：关联波门的形状为圆形，圆心为对应雷达目标，半径Rgate的计算公式为：



式(1)和(2)中，Rgate的单位为米，A表示雷达目标的方位展宽，T表示雷达扫描周期，且T＝1为第一个雷达扫描周期；B表示前五个雷达扫描周期内未能成功关联的总次数；
步骤3、时间校准：将岸基雷达的时间与北斗船载终端的时间进行校准；
步骤4、建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型：针对关联波门内的船舶目标，综合考虑北斗船载终端定位模式、船舶位置、船舶航速和历史关联情况对目标关联的影响，建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型C，具体计算公式为：



式(11)中，C1表示基于北斗船载终端定位模式的置信度；C2表示基于船舶位置的置信度；C3表示基于船舶位置的置信度；C4表示基于历史关联情况的置信度；ε1，ε2，ε3，ε4分别为C1，C2，C3，C4的权重系数；
步骤5、第1个雷达扫描周期的关联判决，具体包括如下步骤：
步骤5A、计算关联波门：采用公式(1)，计算关联波门；
步骤5B、北斗目标计数：在步骤5A计算得到的关联波门内，对北斗目标的数量N进行计数；
步骤5C、第1个雷达扫描周期的关联判决，具体判决方法为：
(a)当N＝0时，则判决为北斗目标与雷达目标关联失败，公式(2)中的B加1；
(b)当N＝1时，则将关联波门内的北斗目标与雷达目标相关联，判决为北斗目标与雷达目标关联成功；
(c)当N≥2时，根据公式(3)，对关联波门内的每个北斗目标，分别计算基于多维度因素的置信度关联匹配模型C；然后，确定计算得到的最大C值所对应的北斗目标数量N0，若N0＝1，则将最大C值所对应的北斗目标与雷达目标相关联，判决为北斗目标与雷达目标关联成功；若N0≥2，则判决为北斗目标与雷达目标关联失败，公式(2)中的B加1；
步骤6、重复步骤5，进行第2～4个雷达扫描周期的关联判决，并得到前五个雷达扫描周期内未能成功关联的总次数B；
步骤7、T≥6时的关联判决，具体包括如下步骤：
步骤7A、计算关联波门：采用公式(2)，计算关联波门；
步骤7B、北斗目标计数：在步骤5A计算得到的关联波门内，对北斗目标的数量N进行计数；
步骤7C、T≥6时的关联判决，具体判决方法为：
(a)当N＝0时，则判决为北斗目标与雷达目标关联失败；
(b)当N＝1时，则将关联波门内的北斗目标与雷达目标相关联，判决为北斗目标与雷达目标关联成功；
(c)当N≥2时，根据公式(4)，对关联波门内的每个北斗目标，分别计算基于多维度因素的置信度关联匹配模型C；然后，确定计算得到的最大C值所对应的北斗目标数量N0，若N0＝1，则将最大C值所对应的北斗目标与雷达目标相关联，判决为北斗目标与雷达目标关联成功；若N0≥2，则判决为北斗目标与雷达目标关联...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏亮，金家龙，石志国，孙硕，张灿，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京大气海洋信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32