[發(fā)明專利]基于航跡狀態(tài)估計(jì)的回波融合目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610262755.8
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105807280B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱志遠(yuǎn);金家龍;張建龍;龔瑞卿;宗成明;宋承定;田池;喻柏瑄;張杰;蔣偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)南京鵬力科技集團(tuán)有限公司;中華人民共和國江蘇海事局;中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所;中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統(tǒng)有限公司;中船重工鵬力（南京）智能裝備系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雷達(dá)目標(biāo)跟蹤方法，特別是一種基于航跡狀態(tài)估計(jì)的回波融合目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)方法。

背景技術(shù)

在船舶交通服務(wù)系統(tǒng)（Vessel Traffic Service System，簡稱VTS）中，船舶在航行過程中，特別是內(nèi)河航道有可能會出現(xiàn)兩船交叉、會遇等現(xiàn)象，這種情況下兩個船舶在雷達(dá)視頻的回波會發(fā)生融合，形成一個回波。在此類現(xiàn)象中，為避免碰撞，船舶多會進(jìn)行機(jī)動，船舶航速航向很有可能發(fā)生改變，對于目標(biāo)的跟蹤提出很大的挑戰(zhàn)，經(jīng)常會出現(xiàn)誤跟蹤或者航跡丟失的情況，影響船舶的持續(xù)穩(wěn)定跟蹤，進(jìn)而影響系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤的性能。對VTS用戶的水上交通監(jiān)管產(chǎn)生一定的影響，在船舶可能發(fā)生碰撞等事故時，無法及時準(zhǔn)確的通知到目標(biāo)船只，可能會帶來重大事故。

針對這種特殊情況，需要采用有別于正常目標(biāo)跟蹤的處理方法，需要對可能發(fā)生回波融合的船舶的航跡進(jìn)行標(biāo)記，在接下來的處理中，對有融合標(biāo)記的航跡進(jìn)行特殊處理，在回波融合位置設(shè)置波門，對波門范圍內(nèi)的點(diǎn)跡與航跡的融合進(jìn)行額外處理。

因此，目標(biāo)航跡與點(diǎn)跡的準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)對于水上交通導(dǎo)航、管制來說都具有十分重要的意義，本設(shè)計(jì)方法即是基于這樣的考慮而產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于航跡狀態(tài)估計(jì)的回波融合目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)方法，該基于航跡狀態(tài)估計(jì)的回波融合目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)方法能夠消除多目標(biāo)回波融合時可能的機(jī)動操作對目標(biāo)跟蹤產(chǎn)生的不利影響，減少目標(biāo)融合后發(fā)生誤跟、航跡丟失的概率，提高跟蹤穩(wěn)定性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于航跡狀態(tài)估計(jì)的回波融合目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)方法， 包括以下步驟：

步驟1，極坐標(biāo)扇區(qū)劃分：將極坐標(biāo)下的雷達(dá)視頻數(shù)據(jù)按等距離、等方位分割為若干個扇區(qū)，以扇區(qū)驅(qū)動目標(biāo)跟蹤模塊的執(zhí)行。

步驟2，航跡起始或更新：將符合航跡起始條件的目標(biāo)回波進(jìn)行建航，形成一個新的目標(biāo)航跡，航跡初始狀態(tài)為非融合狀態(tài)。

步驟3，航跡預(yù)推，計(jì)算關(guān)聯(lián)扇區(qū)：根據(jù)步驟2中形成的最新航跡信息，確定關(guān)聯(lián)波門大小；對關(guān)聯(lián)波門內(nèi)的所有航跡進(jìn)行一個雷達(dá)掃描周期的航跡預(yù)推，并計(jì)算得到航跡預(yù)推位置的關(guān)聯(lián)扇區(qū)。

步驟4，航跡狀態(tài)估計(jì)：對步驟3中得到的航跡關(guān)聯(lián)扇區(qū)內(nèi)的所有航跡進(jìn)行航跡狀態(tài)估計(jì)，并對估計(jì)后的航跡狀態(tài)做好相應(yīng)的融合標(biāo)記；估計(jì)后的航跡狀態(tài)包括非融合、預(yù)融合和融合。

對預(yù)融合航跡，將相對的兩個航跡歸為一個航跡簇，并設(shè)置融合時間期限。

步驟5，航跡關(guān)聯(lián)：根據(jù)步驟4估計(jì)的航跡狀態(tài)，航跡關(guān)聯(lián)方式如下：

A.對非融合航跡，采用最近鄰法進(jìn)行航跡-點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)成功的點(diǎn)跡置為已關(guān)聯(lián)狀態(tài)。

B.對預(yù)融合航跡，采用目標(biāo)特征信息輔助最近鄰法對點(diǎn)跡進(jìn)行加權(quán)求和，選取權(quán)重和最大的作為關(guān)聯(lián)點(diǎn)跡，并將該關(guān)聯(lián)點(diǎn)跡置為已關(guān)聯(lián)狀態(tài)。

C.對于融合航跡，采用目標(biāo)特征信息進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)。

步驟6，對步驟5已進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)的非融合航跡，采用α-β濾波，更新航跡信息；對步驟5已進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)的融合航跡，航向、航速保持不變，濾波位置為融合位置。

步驟7，重復(fù)步驟2至步驟7，直至程序終止。

所述步驟4中，航跡狀態(tài)估計(jì)步驟為：將步驟3中航跡關(guān)聯(lián)扇區(qū)內(nèi)處于預(yù)融合狀態(tài)的航跡，直接將融合標(biāo)記記為預(yù)融合狀態(tài)；將處于融合狀態(tài)的航跡，直接將融合標(biāo)記記為融合狀態(tài)；將處于非融合狀態(tài)的航跡，先計(jì)算航跡預(yù)推后的各航跡位置間距離，取航跡位置系統(tǒng)距離分辨力和方位分辨力中的較大數(shù)值作為融合波門；當(dāng)航跡位置間距離在融合波門的臨界值時，對融合波門進(jìn)行修正；當(dāng)航跡位置間距離大于或等于修正的融合波門時，則認(rèn)為目標(biāo)在下個掃描周期不會發(fā)生回波融合現(xiàn)象，將航跡狀態(tài)置為非融合狀態(tài)；反之則將航跡狀態(tài)置為預(yù)融合狀態(tài)。

所述步驟4中，當(dāng)航跡位置間距離低于修正的融合波門，且航跡簇中包含兩個及兩個以上航跡時，若航跡簇中的航跡都為普通航跡，則組成一個新的融合航跡；若航跡簇中僅有一個航跡為融合航跡，其他都是普通航跡，則更新融合航跡；其他情況，則合并融合航跡。

所述融合波門的修正方式為：將航跡位置系統(tǒng)距離分辨力和方位分辨力中的較大數(shù)值增大10%。