专利名称：基于目标拓扑信息的ais与雷达航�？共罟亓惴ǖ闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明属于AIS与雷达信息融合技术领域，适用于加装有静默模式AIS设备的军用舰船雷达系统。
ニ背景技术：
在雷达组网系统中，由于传感器量测随机误差、目标分布情況、目标运动规律及数据处理方法等因素的影响，融合中心往往较难做出各目标航迹的准确关联，而在传感器存在着系统误差时，又进ー步増加了航迹关联处理的复杂性。测距系统误差通常使目标航迹发生整体平移，而测方位角系统误差主要使目标航迹发生整体旋转。现有的航�？共罟亓惴ㄈ缁谕枷衽渥妓惴ǖ暮郊？共罟亓窃诹礁隼状镏浣校捎诹礁隼状锒枷喽杂谡媸岛郊＞行推揭疲⑶乙罅礁隼状锏耐仄诵畔⒕嗟蓖暾虼嗽谑导视τ弥泄亓讯冉洗螅仿实汀� 民用船舶大部分都安装有船舶自动识别系统(automatic identificationsystem, AIS)，军用平台通过加装具有静默工作模式的AIS设备获得的民用船舶目标航�？梢匀衔悄勘甑恼媸岛郊�。利用雷达的目标拓扑信息与AIS获得的目标真实拓扑信息进行比对，实现有系统误差的雷达航迹与真实的AIS航迹的抗差关联，对后续雷达航迹配准，并上报到融合中心提高组网雷达融合的精度起到至关重要的作用。
发明内容
I.要解决的技术问题本发明的目的在于提供一种基于目标拓扑信息的AIS与雷达航�？共罟亓惴āＳ捎谑导氏低持欣状锸谴嬖诰嗬牒徒嵌认低澄蟛畹模虼宋苏返墓亓状镉階IS设备的航迹，必须首先消除雷达的系统误差。根据实际工程经验，雷达存在的距离系统误差和角度系统误差，使得目标量测并不准确，但各目标相对拓扑位置关系、目标航速、航向变化率、加速度、各目标相对航向并未发生改变。另外，由于不同传感器上报的目标航迹间位置关系的相似性亦存在着比较大的�：裕庵帜：ǔ？梢酝ü菇ɑ谏鲜霾槐湫畔⒌哪：蛩丶昧ナ舳雀拍罾疵枋觯床捎昧ナ舳壤幢硎灸勘旰郊Ｐ畔⒌南嗨瞥潭龋源私饩龊郊？共罟亓侍�。因而本发明主要解决在AIS与雷达航迹关联条件下，如何根据目标之间的拓扑信息利用�：郊９亓惴ㄊ迪趾郊５目共罟亓�。2.技术方案本发明所述的基于目标拓扑信息的AIS与雷达航�？共罟亓惴ǎㄒ韵录际醮胧┗谀勘曛湎喽晕恢霉叵挡皇芟低澄蟛钣跋斓慕崧郏酆侠貌皇芟低澄蟛钣跋斓母髂勘晗喽酝仄诵畔勘昙湮恢霉叵�、目标航速、航向变化率、加速度、各目标相对航向等信息构建雷达与AIS航迹之间的抗差关联模型，并采用基于�：畔⒋砝砺鄣暮郊９亓际趵唇饩瞿勘旰郊５墓亓侍猓迪侄愿髂勘旰郊５目共罟亓�。四
图I是目标相对拓扑信息示意图，图中设置象限数M = 8，AIS上报了 5条航迹，即目标数为5，以目标3为原点，其余四个目标到目标3的欧式距离分别为パ1，/^2，/^4，/^5 ；图2是航�？共罟亓鞒掏�。 五具体实施例方式以下结合说明书附图对本发明作进ー步详细描述。參照说明书附图，本发明的具体实施方式
分以下几个步骤(I)AIS与雷达坐标转换AIS提供的目标船位置信息采用经度L和纬度B来表示，而由雷达获取的目标船的位置信息则采用方位角A和距离d来表示，统ー的坐标系是进行航迹关联的必要前提条件。有很多成熟的方法我们可以直接加以利用。本发明中AIS与雷达均在统ー的笛卡尔坐标系中。(2)�：蛩丶慕⒛：蛩丶ㄒ逦猆 = IUpU2, ---,U1,…,り，其中U1表示对关联决策起作用的第I个目标�：蛩�。由于传感器探測系统误差的影响，导致传感器上报目标航迹发生偏移，因而各目标位置间的欧氏距离不再适用于作为�：蛩�。此时基于目标不变信息的�：蛩丶梢园ǜ髂勘晗喽酝仄宋恢霉叵�、目标航速、航向变化率、加速度、各目标相对航向之间的统计距离和传感器对机动反应快慢等�：蛩兀挥捎谏鲜鲆蛩囟怨亓霾叩挠跋觳煌蚨导视τ檬毙枰≡裨诠亓霾咧薪衔匾哪：蛩兀诖衅鞔嬖谙低澄蟛钋榭鱿拢髂勘晗喽酝仄诵畔⑺纬傻耐仄肆考涞耐臣凭嗬牖蛳喙匦杂Ω檬亲钪匾模浯问悄勘旰剿僦涞耐臣凭嗬耄俅慰梢钥悸抢煤较虮浠实耐臣凭嗬�。假设AIS与雷达的航�：偶直鹞猆a= {1,2, ···, nA}, Ue = {1,2, ···, nE}(I)式中，nA、nK分别为AIS与雷达上报航迹数。定义XVA: μ), e C/」为k时刻AIS获得的目标i的状态、も(Λμ), (jeUR)%k时刻雷达对目标j的状态估计，即
ix^k) = ^(k),x'A(k),yA(k),y-(幻]τ
\xJR(k I k) = [xi(k)Ji(k)Ji(k),yR(k)]为计算各因素的隶属度，首先上报目标的状态估计向量来构建航迹间的�：蛩丶郧蟪� U1 (I = I, 2, ...,η)。因此，这里根据三种不同的目标不变信息量来确定�：蛩�。对于各目标相对拓扑信息的�：蛩兀捎谙低澄蟛畹拇嬖谑沟美状锷媳勘旰郊７⑸推揭疲桓谋浯亓勘暧肫渌勘曛涞南喽跃嗬胍约按亓勘旰较蚝透媚勘暧肫渌勘炅咧涞募薪牵蚨筛菡庑┠勘曛涞耐仄诵畔⒘慷ㄒ甯媚勘晗喽酝仄讼蛄�。以待关联目标位置为原点，该目标航向为极轴建立极坐标系，将该极坐标系方位向空间从极轴开始沿顺时针方向划分为M个象限，其它目标按照其与该待关联目标的相对位置关系落入各象限内，将落入每一象限内的各目标与待关联目标间的欧氏距离分别求和，作为该象限的相对拓扑分量。由此，定义た)、”(ん)分别表示AIS上报的第i条目标航迹以及雷达上报的第j条目标航迹在第k时刻对应的相对拓扑向量。以AIS为例，IXM维的相对拓扑向量”(た)设定如下
权利要求
1.一种基于目标拓扑信息的Ais与雷达航�？共罟亓椒ǎ：蛩丶墓菇ㄓ肟共罟亓Ｐ偷墓菇ǎ约盎谀：畔⒋砝砺鄣暮郊９亓椒ǎ涮卣髟谟� (1)通过AIS与雷达上报的目标之间的拓扑关系构建航迹的�：蛩丶� (2)通过建立的�：蛩丶菇ɡ状镉階IS航迹之间的抗差关联模型。
2.根据权利要求I所述的ー种基于目标拓扑信息的AIS与雷达航�？共罟亓椒ǎ涮卣髟谟谕ü鼳IS与雷达上报的目标之间的拓扑关系构建航迹的模糊因素集，具有如下技术特征定义K(た)、G(た)分别表示AIS上报的第i条目标航迹以及雷达上报的第j条目标航迹在第k时刻对应的相对拓扑向量;AIS中I XM维的相对拓扑向量K(A:)设定如下ねた)=[Σぺ)(た),··K(た)，…， ；,(た)]⑴ J=]5=1J=I式中，p'^ (k) = yj(x'A(k)-x'^ (k))2 + (y'A(k)-yhA (た))2表不 k 时刻 AIS 的待关联目标 i 点迹与目标is点迹间的欧氏距离，Nffl表示落入象限m中的目标数； 定义模糊因素I为(た)=l-Cor(7スた),打(た))；isUA,jeUR(2) 式中，COT(r細·品^ 对于各目标航速间的信息�：蛩兀捎酶髂勘旰剿偌涞呐肥暇嗬耄蚰：蛩�2为W2(^) = KW-VsW| =(( (り)2 +(夕洲)2)2-(( (り)2 +( (ん))2)2 , i^uAJ R、) 对于各目标航向变化率间的信息�：蛩兀捎酶髂勘旰较虮浠始涞呐肥暇嗬耄蚰：蛩�3为
3.根据权利要求I所述的ー种基于目标拓扑信息的AIS与雷达航�？共罟亓椒ǎ涮卣髟谟谕ü：蛩丶菇ɡ状镉階IS航迹之间的抗差关联模型，采用如下的步骤选取正态型�：ナ舳群诘趉个�：蛩嘏形侥勘旰郊Ｏ嗨频牧ナ舳任� 式中，σ 是�：�4中因素I的展度，而τ 是调整度； 采用加权平均法进行综合评价，通过下式计算两目标航迹间的综合相似度 由此，对k时刻AIS的nA条目标航�：屠状锏摩铅侍跄勘旰郊９菇ㄒ韵履：亓卣�
全文摘要
本发明公开了一种基于目标拓扑信息的AIS与雷达航�？共罟亓惴ǎ眉际跏粲贏IS与雷达信息融合技术领域。现有的AIS与雷达航迹关联算法一般都假设雷达不存在系统误差，然而这是与实际情况相违背的，因而在实际工程应用中现有算法的正确航迹关联率都比较低。为了有效解决实际应用中的AIS与雷达航�？共罟亓侍猓痉⒚鞲隽艘恢掷状锵低炒嬖谙低澄蟛畹那榭鲇階IS航迹进行关联的算法。该算法首先根据目标的拓扑关系构建了�：蛩丶缓蟾菽：蛩氐闹匾苑峙淙ㄖ兀詈蟾瞿：郊９亓目共钭荚蛞约岸嘁逍源恚⒆钪帐迪趾郊５恼饭亓�。
文档编号G01S7/40GK102707276SQ20121017555
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者何友, 唐小明, 朱洪伟, 熊伟, 王国宏 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院
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