[發明專利]一種多要素船舶目標雷達回波模擬方法

有效

• 申請號: 202010127454.0
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111289962B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 張杰;王子駿;潘振;宗成明;葉楠;陳超;劉淑;喬婷婷
• 申請（專利權）人: 中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統有限公司;中國船舶重工集團南京鵬力科技集團有限公司
• 主分類號: G01S13/66
• 分類號: G01S13/66;G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種多要素船舶目標雷達回波模擬方法，包括步驟1，設置目標數量及各目標6要素模擬：中心坐標（xn，yn）、船舶長度Ln、寬度Wn、回波強度An、運動方向D(t)和運動速度V(t)；步驟2，添加中心坐標隨機誤差Sn；步驟3，添加運動速度隨機誤差Wn；步驟4，建立修正運動曲線；步驟5，坐標轉換；步驟6，添加強度隨機誤差Qn；步驟7，求解真實回波強度Tn。本發明通過引入3個要素的隨機誤差，使得模擬方法能夠盡可能真實地模擬單一船只或多船只在運動狀態下的雷達回波，能夠用于船舶雷達目標跟蹤算法研究與測試時對各種復雜船舶運動狀態的模擬，極大減少了雷達外場測試及跑船測試的強度，大大降低了開發成本。

技術領域

本發明涉及雷達模擬方法領域，特別是一種多要素船舶目標雷達回波模擬方法。

背景技術

船舶雷達目標跟蹤算法的研究與測試，通常需要組織一條或多條船舶，在各種不同的水域環境下按要求完成交叉、轉圈、追越、會遇等復雜動作，并在岸邊架設雷達，通過長時間的雷達掃描、錄制船舶目標的雷達回波，為了確保所獲得的數據的豐富性、數據樣本的可靠性，實測往往需要花費大量的人力、物力，歷時幾個月或幾年。目前還沒有一種有效的雷達回波模擬器能夠有效地、更加真實地模擬出船舶雷達回波。

已有的模擬方法都以一個矩形或多邊形的顏色分布均勻的色塊來模擬。這樣的方法其實忽略了雷達回波中最重要的因素（環境因素），用這樣的回波來測試跟蹤算法時，目標的坐標、速度等信息都是精確無誤的。而真實情況下，一個船舶的回波形狀以及強度分布是中心強、四周弱的分布，受到環境影響，這一分布情況，是無法通過數值分析方法精確描述的，因此，事實上，船舶的坐標、速度等信息是在不停地變化的，這一變化存在一定的隨機性。更復雜的情況下，當多只船舶發生交叉、轉圈、追越、會遇等情況，甚至碰撞時，其雷達回波的形狀會發生更為復雜的變化，而這些情況通常是很難通過真實地船舶來測試的，因此，船舶目標跟蹤的算法研究受到測度方法的極大限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種多要素船舶目標雷達回波模擬方法，該多要素船舶目標雷達回波模擬方法將復雜的船舶運動狀態通過軟件模擬，結合雷達原理與實際探測中雷達回波存在的一些特性，為雷達跟蹤算法的研究提供逼近真實的測試數據。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種多要素船舶目標雷達回波模擬方法，包括如下步驟。

步驟1，設置目標數量及各目標6要素模擬：設置待跟蹤的目標船舶數量n，對每個目標船舶的雷達回波均設置6個關鍵要素。其中，6個關鍵要素分別為：中心坐標（xn，yn）、船舶長度Ln、寬度Wn、回波強度An、運動方向D(t)和運動速度V(t)。然后，將設置的6個關鍵要素均在直角坐標系下，進行模擬。其中，n=1,2,……，t表示運動時間。

步驟2，添加中心坐標隨機誤差Sn：對步驟1模擬的中心坐標（xn，yn），添加中心坐標隨機誤差Sn，形成修正中心坐標（Xn，Yn），其中，Xn= xn*Sn，Yn= yn*Sn。

步驟3，添加運動速度隨機誤差Wn：對步驟1模擬的運動速度V(t)，添加運動速度隨機誤差Wn，形成修正運動速度Wn* V(t)。

步驟4，建立修正運動曲線：根據步驟2的修正中心坐標（Xn，Yn）以及步驟3的修正運動速度Wn* V(t)，建立得到反應環境變化因素的修正運動曲線。

步驟5，坐標轉換：將步驟1中回波強度An所在的直角坐標系轉換為極坐標系。