[發明專利]一種基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法

有效

• 申請號: 202110078394.2
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112859134B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 夏亮;金家龍;石志國;孫碩;張燦
• 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
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 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

本發明公開了一種基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法，利用岸基雷達獲取到的船舶信息與北斗船載終端提供的船舶信息建立基于多維度因素的置信度關聯匹配模型，在密集多目標的水域環境下，實現船舶目標的精確關聯，主要步驟如下：首先對雷達與北斗數據進行坐標轉換與統一；然后確定關聯波門的形狀與大小；接著采用三次Catmull?Rom樣條插值算法擬合數據，實現雷達與北斗數據的時間校準；然后建立基于多維度因素的置信度關聯匹配模型；最后對模型輸出的結果進行關聯判決，進而實現船舶目標的精確關聯。本發明所提出的方法與傳統基于雷達與AIS數據的船舶目標關聯方法相比，關聯準確度更高、安全性更強、適用性更廣。

技術領域

本發明涉及多源信息融合領域，特別是一種基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法。

背景技術

我國社會經濟的蓬勃發展，帶動了水運業務量的逐年增長，港口和內河航道船舶密度急劇增加。這也導致了水上交通安全隱患增多、船舶交通壓力凸顯以及水域環境污染等問題。為確保船舶航行安全，提高航運效率，船舶交通管理系統(Vessel TrafficServices，VTS)在我國水上交通管理部門獲得大規模應用普及。VTS通過多源信息融合技術對雷達目標信息和AIS目標信息(Automatic Identification System，船舶自動識別系統)進行深度融合，從而獲取全面、準確、實時的船舶動態信息。

針對密集多目標的水域環境，傳統的雷達與AIS目標關聯方法關聯準確度不高、計算量大、適用性差，無法高效精確地進行目標關聯，進而影響雷達與AIS目標融合的正確率。與此同時，絕大多數船載AIS設備都是使用美國的全球定位系統(Global PositioningSystem，GPS)提供船舶的位置信息。但GPS受制于美國的選擇失效(SD)技術，該技術可通過基于陸地上的干擾源來干擾民用GPS信號，導致AIS目標定位精度大幅降低、可用性減弱。

著眼于國家安全和經濟社會發展需要，我國自主研制建設了北斗衛星導航系統(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，該系統不受國外形勢的影響，能為用戶提供全天候、高精度、強安全的定位、導航和授時服務。伴隨系統服務能力提升，北斗逐漸應用于水上交通運輸領域，海事部門的公務船只、漁船、客船等已經開始使用北斗船載終端來替代船載AIS設備。可以預見，在不久的將來，北斗船載終端將會快速普及，逐漸替代船載AIS設備。

現有GPS與VTS的關聯方法通常為：將距離雷達目標最近的GPS目標，與雷達目標進行關聯。若將此種關聯方法，直接借鑒至北斗衛星導航系統中，則關聯精度低，容易出現誤判。

由此可見，在此背景和發展趨勢下，研究基于雷達與北斗數據的船舶目標關聯方法，對我國VTS的進一步發展具有至關重要的意義。

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，而提供一種基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法，該基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法通過建立基于多維度因素的置信度關聯匹配模型，進行雷達目標與北斗目標的關聯，從而具有關聯準確度高、安全性強、適用性廣等優點，在密集多目標的水域環境下，可以實現船舶目標的精確關聯。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于雷達與北斗數據的船舶目標精確關聯方法，包括如下步驟。

步驟1、坐標轉換與統一：將當前時刻，岸基雷達獲取到的船舶位置坐標以及北斗船載終端提供的船舶位置坐標均轉換為平面直角坐標。同時，定義岸基雷達探測到的船舶目標為雷達目標，北斗船載終端提供信息的船舶目標為北斗目標。

步驟2、確定關聯波門：關聯波門的形狀為圓形，圓心為對應雷達目標，半徑Rgate的計算公式為：