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双频率高频地波雷达船只目标点迹关联与融合处理

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系统工程与电子技术 2014年第2期36卷 266-271页

作者：纪永刚张杰王祎鸣于长军黎明国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 国家海洋局航天科技集团公司海洋遥测工程技术研究中心山东青岛266061 哈尔滨工业大学(威海) 山东威海264209 中国海洋大学山东青岛266100

单频率高频地波雷达海上目标探测会受到一阶海杂波和高频谐振区目标回波强度起伏的影响,引起目标漏检。利用实测船只探测实验数据,分析了双频地波雷达目标探测的特点,并重点分析了海杂波对目标探测的影响,指出双频雷达可以克服单一频率... 详细信息

单频率高频地波雷达海上目标探测会受到一阶海杂波和高频谐振区目标回波强度起伏的影响,引起目标漏检。利用实测船只探测实验数据,分析了双频地波雷达目标探测的特点,并重点分析了海杂波对目标探测的影响,指出双频雷达可以克服单一频率目标探测中漏检的缺陷,提高船只目标的检测率。通过分析双频地波雷达检测结果的不同分类及处理方式,给出了双频地波雷达目标点迹融合处理方法,讨论和分析了目标点迹关联中距离门、速度门和方位门等参数的选取原则及影响因素。最后利用实测同步的自动识别系统数据,评价了目标点迹融合的探测精度。

关键词：高频地波雷达船只探测点迹关联数据融合

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主被动异构弹载雷达组网抑制假目标干扰方法

兵工学报 2022年第12期43卷 3142-3150页

作者：韩晓斐何华锋何耀民周涛张琪张鑫火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025

针对单部弹载雷达在欺骗式假目标干扰的情况下存在视角单一、信息量少、难以有效抗干扰的问题,提出主被动异构弹载雷达组网抑制假目标干扰方法。该方法考虑了弹载雷达位置误差,在航迹起始阶段利用角度信息对主动和被动雷达导引头的量测... 详细信息

针对单部弹载雷达在欺骗式假目标干扰的情况下存在视角单一、信息量少、难以有效抗干扰的问题,提出主被动异构弹载雷达组网抑制假目标干扰方法。该方法考虑了弹载雷达位置误差,在航迹起始阶段利用角度信息对主动和被动雷达导引头的量测量进行两两关联鉴别,从而剔除部分假目标,并使用关联成功的主动弹载雷达量测信息辅助被动雷达进行航迹起始;在航迹关联阶段,主动与被动弹载雷达分别对目标进行跟踪滤波,通过序贯航迹关联算法再次鉴别剩余假目标。仿真结果表明,该方法能够在保证较高的真实目标鉴别概率条件下对距离欺骗式假目标干扰进行有效抑制。

关键词：主被动弹载雷达组网欺骗式假目标干扰点迹关联航迹关联弹载雷达位置误差

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多传感器组网的航空目标三维定位算法

电子学报 2024年

作者：彭锐晖郭玮钱海宁谭顺成谭硕哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨工程大学青岛创新发展中心海军航空大学信息融合研究所中国航天科技创新研究院

由于航空目标相对地面目标具有更快的运动速度、更广的运动范围，对航空目标的三维精确定位极具挑战性.本文提出了一种多传感器组网的航空目标三维定位算法，以两个高空无人飞艇各载一部光学传感器设备，无人机-艇载双基地两坐标雷达，... 详细信息

由于航空目标相对地面目标具有更快的运动速度、更广的运动范围，对航空目标的三维精确定位极具挑战性.本文提出了一种多传感器组网的航空目标三维定位算法，以两个高空无人飞艇各载一部光学传感器设备，无人机-艇载双基地两坐标雷达，多平台协同实现对航空目标的精确定位为研究背景，解决了由于各传感器量测维度欠完备、无法独立获得目标三维空间精确位置，导致传统点迹关联、目标定位方法失效等问题.首先，在空间对准的基础上提出了基于角度-距离两级点迹关联算法，实现多传感器缺维量测的有效关联；其次，通过目标引导点构建、椭球空间Nelder-Mead欧氏距离寻优、方位面空间投影，在各空间量测模型上确定目标初始定位点；最后，通过无迹变换和同源数据压缩得到目标精确定位点.仿真结果表明，该算法实现了缺维情况下雷达-双光学量测数据的稳定关联，且对航空目标的最优定位误差可达到115.7 m.

关键词：多传感器组网目标定位点迹关联空间椭球 Nelder-Mead算法无迹变换

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船只目标多传感器数据融合算法研究

船只目标多传感器数据融合算法研究

作者：张蒙蒙内蒙古大学

学位级别：硕士

海上船只目标监测对海洋管理和海洋安全有着十分重要的作用。海上船只监测传感器主要有合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）、高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）和舰船自动识别系统（Automatic Identi... 详细信息

海上船只目标监测对海洋管理和海洋安全有着十分重要的作用。海上船只监测传感器主要有合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）、高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）和舰船自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）。三种传感器各有特点,将多传感器数据进行融合得到的目标信息更加全面,可以提升对船只的探测精度和扩大探测范围,也可以为维护海洋权益提供更全面的信息。本文针对船只目标的HFSWR、AIS、SAR的融合探测问题,对点迹关联、航迹生成和航迹关联展开研究。主要研究内容分为以下几点:1.考虑船只目标的SAR和AIS点迹关联问题,提出一种基于Munkres的全局最优点迹关联算法。根据特征属性建立代价函数,计算代价矩阵,根据代价矩阵进行最优分配得到点迹结果,并对关联结果进行二次验证。实验结果显示在关联精度基本一致的情况下,该算法关联得到的点迹关联效果优于最近邻点迹关联效果。2.设计了一种观测噪声未知的海上船只目标航迹生成算法。首先使用双迭代变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波算法对观测噪声未知的船只目标进行状态估计;其次利用双门限最近邻算法进行点迹-航迹关联;最后根据统计距离对航迹进行修正。实验结果表明:所设计的算法可以很好地对高频地波雷达监测到的船只目标进行航迹生成,并且能够去掉生成的航迹中错误关联的点迹,得到较为正确的航迹。3.针对有交叉分布且分布较为密集的HFSWR和AIS航迹关联问题,设计了一种全局最优分配航迹关联算法,同时为了验证航迹关联结果的可靠性,设计了一种关联置信度的计算方法。实测HFSWR和AIS航迹数据证明在航迹有交叉、分布较为密集的情况下,该算法相比于均值最近邻算法可以有效的提高航迹关联的精度,并且航迹关联的置信度要高于均值最近邻航迹关联的置信度。

关键词：高频地波雷达 AIS 合成孔径雷达点迹关联航迹生成航迹关联

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基于雷达图像特征的目标航迹算法研究

基于雷达图像特征的目标航迹算法研究

作者：钟家丽安徽大学

学位级别：硕士

我国航运业务的高速发展,河道船舶数量越来越多,船道管理越来越复杂,船舶数量的增加,河道的管理越来越重要。我国经济实力近几年快速发展,电子信息产业在航运行业发展迅速,市场需量更为广阔,而民用雷达的产业却依靠进口,被国外公司所垄... 详细信息

我国航运业务的高速发展,河道船舶数量越来越多,船道管理越来越复杂,船舶数量的增加,河道的管理越来越重要。我国经济实力近几年快速发展,电子信息产业在航运行业发展迅速,市场需量更为广阔,而民用雷达的产业却依靠进口,被国外公司所垄断,国内的雷达发展起点低,发展晚,我国能拥有自主的雷达知识产权有着极高的市场价值和研究意义。雷达安装在船舰上具有重要的作用,是船长的眼睛,用于观测岛屿和船只周围的情况,以确定船只的定位,显示航路情况,引导监督船舰的航行路线和状态,在船舶导航、避碰等方面有着较为重要的作用,在民用和军事等领域中有着重要角色,雷达对多目标的跟踪识别,随着科技的进步与发展,计算机水平以及图像处理技术的不断提高,通过图像处理的方法对雷达波形的目标进行处理,可以快速、高效、精确地检验出目标位置。从这个角度出发,本文研究了适用于民用船雷达的图像处理和目标匹配的算法。本文首先分析了民用船雷达的特征,研究点迹航迹的关联算法,针对这些算法的优缺点,来改进现有的问题,来实现雷达对图像中目标的检测跟踪。在对雷达图像的特征和目标特征匹配方法中,针对雷达目标在的梯度特征重点研究,提取出目标位置,面积,不变矩特征,像素点梯度作为目标匹配的特征值,用于多目标雷达图像序列的目标匹配并实现目标跟踪。然后研究了在航迹数据处理过程中的算法,常用的点迹凝聚方法有幅度加权凝聚算法,排序点迹凝聚算法,现有的点迹凝聚方法是利用距离信息将距离相近的亮点做聚类,当两艘相距较近的船,它们反射的雷达光斑距离非常近或者出现一定程度的粘连,现有的点迹会将其类聚成一个目标,先提出一种能够有效避免点迹粘连导致的目标航迹丢失的方法,详细介绍了该算法的步骤,然后介绍了雷达常用的航迹关联算法,如最近邻域法（NN）、概率数据关联法（PDAF）、联合概率数据关联法（JPDAF）,仿真三种算法,验证在多目标交叉运动中JPDAF跟踪精度更好,对比了本文提出的新算法基于雷达图像的像素梯度算法辅助概率数据关联法,在多目标跟踪杂波环境下的点迹航迹关联算法效果更好。最后,通过软件设计实现雷达图像的显示,雷达的视频显示以电子海图为背景,可以显示目标船舶的航迹。在雷达目标点迹航迹关联的方法是采用图像处理的方法,实现雷达图像目标的点迹关联,形成航迹,通过仿真航道船舶的运动状态如交叉运动,平行,稀疏和密集状态下的船舶航迹关联的正确率,测试了该方法的实用性和有效性,标记出各个目标位置,通过雷达界面显示系统显示出雷达图像的各个目标点迹位置。

关键词：雷达图像标跟踪特征提取像素梯度点迹关联航迹关联

基于多源数据融合的船舶异常行为检测技术研究

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基于多源数据融合的船舶异常行为检测技术研究

作者：侯旺电子科技大学

学位级别：硕士

随着海上船舶数量不断增加,给海上船舶目标监视和管理带来了挑战,船舶异常行为的有效检测与识别对于保护海洋安全和维护海洋权益具有重要意义。自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）是海上船舶目标监管的主要数据源,但... 详细信息

随着海上船舶数量不断增加,给海上船舶目标监视和管理带来了挑战,船舶异常行为的有效检测与识别对于保护海洋安全和维护海洋权益具有重要意义。自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）是海上船舶目标监管的主要数据源,但是无法对非合作目标进行监管,而合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）对于非合作目标也能够检出,本文通过多源数据融合的方式,研究船舶异常行为检测技术。主要研究内容如下:1)针对SAR与AIS船舶目标点迹关联问题,通过提取SAR图像中船舶目标的地理位置信息和几何信息,利用多属性结合的方式进行数据关联。考虑到基于位置特征的最近邻关联算法在密集环境下容易误关联,提出一种多属性全局最优关联算法,充分利用SAR与AIS的船舶目标的特征属性,提高船舶目标点迹关联的准确率。通过实验进行测试分析,该算法在密集环境下相较于最近邻关联算法具有更高的平均关联准确率。2)针对船舶异常行为检测问题,通过SAR与AIS关联得到的结果,进行船舶异常行为检测,分析了几类船舶异常行为判别方式,考虑到船舶异常行为检测影响因素多、分析复杂,提出一种基于层次分析法和模糊评价法的船舶异常行为检测模型,可以更全面地对船舶异常行为进行分析和评估。通过船舶非法捕鱼行为案例分析了所提出的算法模型的应用。3)设计船舶异常行为检测系统,通过插件式的方式将计算平台和具体的业务插件分离,最后通过测试结果,分析研究了SAR与AIS融合结果中的疑似AIS设备异常的船舶目标。

关键词：船舶自动识别系统合成孔径雷达点迹关联数据融合船舶异常行为

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双站紧凑型高频地波雷达目标关联方法研究

双站紧凑型高频地波雷达目标关联方法研究

作者：杨启松内蒙古大学

学位级别：硕士

高频地波雷达是海上目标大范围遥感探测的主要手段,相对于传统大型阵列高频地波雷达,小孔径的紧凑型地波雷达具有占地面积小、发射功率低、方便维护和架设等优点。为了扩大雷达的探测范围,可以利用多站高频地波雷达进行组网观测,通过融... 详细信息

高频地波雷达是海上目标大范围遥感探测的主要手段,相对于传统大型阵列高频地波雷达,小孔径的紧凑型地波雷达具有占地面积小、发射功率低、方便维护和架设等优点。为了扩大雷达的探测范围,可以利用多站高频地波雷达进行组网观测,通过融合多站雷达探测的信息,提高海上目标的探测性能。目前,开展双站紧凑型高频地波雷达目标探测的研究较少,因此本文针对双站紧凑型高频地波雷达的目标关联进行研究,论文主要完成的工作有:1.针对双站紧凑型高频地波雷达目标点迹关联问题,总结了目标点迹关联的流程。利用双站紧凑型高频地波雷达定位精度,确定了双站点迹粗关联方法和关联门限的大小。对于粗关联后可关联点迹集中出现的问题,采用了最近邻点迹关联方法解决。由于该方法点迹关联准确率较低,提出了基于拍卖算法全局最优的点迹关联方法。仿真分析表明:基于拍卖算法全局最优的点迹关联方法可以有效对目标点迹进行关联,并且比最近邻点迹关联方法的关联准确率高。2.为了开展双站紧凑型高频地波雷达航迹关联方法研究,总结了紧凑型高频地波雷达目标跟踪流程。为了提高目标跟踪中的精度,采用了无味卡尔曼滤波。针对目标跟踪中多个点迹落入航迹关联门限内的问题,采用联合概率数据关联算法解决。由于该算法复杂度高、计算量大,将模糊联合概率数据关联算法引入到紧凑型高频地波雷达目标跟踪中,仿真结果表明:基于模糊联合概率数据关联算法的跟踪方法可以有效跟踪目标航迹,跟踪效果与联合概率数据关联算法相当,且运行时间明显减少,适合工程应用。3.针对双站紧凑型高频地波雷达目标航迹关联问题,总结了双站紧凑型高频地波雷达航迹关联流程。利用航迹跟踪后目标的状态,确定了双站航迹粗关联方法。针对航迹粗关联后可关联航迹集中出现的问题,采用基于序贯相似度的全局最优航迹关联方法解决。仿真结果表明:基于序贯相似度的全局最优航迹关联方法可以有效对航迹进行关联,随着航迹长度的增加,关联准确率整体呈现上升趋势并逐步稳定。

关键词：双站紧凑型高频地波雷达粗关联点迹关联目标跟踪航迹关联

电离层干扰下单双基地复合高频雷达网数据处理研究

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电离层干扰下单双基地复合高频雷达网数据处理研究

作者：马莹莹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于高频电磁波绕地传播特性,近年来,高频雷达在军事和民用领域都得到了广泛关注。但是由于其特殊的工作频段,使得高频地波雷达的探测精度低,点迹高度分散,且不可避免的受到电离层的强烈干扰,形成大量的虚假点迹,这些都给目标的探测和... 详细信息

由于高频电磁波绕地传播特性,近年来,高频雷达在军事和民用领域都得到了广泛关注。但是由于其特殊的工作频段,使得高频地波雷达的探测精度低,点迹高度分散,且不可避免的受到电离层的强烈干扰,形成大量的虚假点迹,这些都给目标的探测和跟踪带来了巨大的困难。对于双基地雷达系统,两雷达配合工作,对同一目标的探测存在信息冗余,有利于提高目标的定位精度;且同一电离层在两站形成的杂波干扰会在视角上有所分离,对电离层杂波有一定的抗干扰作用。所以本文针对单双基地复合高频雷达系统,研究了电离层干扰对该系统产生的虚假点迹的分布特点,并在此研究结论的基础上讨论了点迹关联、航迹形成等数据处理问题。本文分为两大部分:第一部分研究了双基地高频雷达这一特定系统的工作特性,即文章的第二、第三章;第二部分研究了电离层对双基地高频雷达产生的干扰的特点,并在此结论基础上研究了数据关联问题,即文章的第四、第五章。主要内容概括如下:1.仿真研究了单双基地复合高频雷达系统的探测范围,并与传统的微波雷达和单基地雷达做了比较分析。2.对单双基地复合高频雷达系统的定位性能进行了分析,包括单测量子集的定位性能和多测量子集数据压缩方法及定位性能。3.仿真研究了电离层杂波对单双基地高频雷达系统产生干扰的特点和规律。4.提出了一种针对特殊背景下的数据关联算法,并通过仿真证明了该算法的有效性。

关键词：电离层干扰单双基地高频雷达点迹关联

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高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究

高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究

作者：王波内蒙古大学

学位级别：硕士

海洋生态已经成为人类不可或缺的一部分,海洋经济也越来越受到各国的重视。与此同时,海洋安全成为了国防建设的重要环节。本文就海上监测设备高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)与船舶白识别系统(Automatic Identi... 详细信息

海洋生态已经成为人类不可或缺的一部分,海洋经济也越来越受到各国的重视。与此同时,海洋安全成为了国防建设的重要环节。本文就海上监测设备高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)与船舶白识别系统(Automatic Identification System, AIS)的信息融合关联工作展开研究。首先,将HFSWR与AIS系统的探测数据作为研究对象;然后,对两种数据信息进行特征提取、数据预处理、滤波更新、点迹关联等处理;最后,通过处理结果得出目标的合作与非合作状态和其他相关信息。本文的研究目的是分析AIS与HFSWR所测数据,结合二者的优点得到信息互补,通过合适的点迹关联算法,实现对海上目标的实时跟踪和探测。通过信息融合减少重复跟踪,提高探测效率,重点关注非合作目标,保障海上安全。基于研究目的,本文研究的工作包括针对HFSWR与AIS两种数据信息的特点,提取两种数据的特征参数。由于两种信号源信号采集频率不同,在时间维度用线性插值法与外推预测法来实现时间校准。由于所处的坐标系不同,采用球面坐标系去实现空间统一。在数据预处理之后,利用相关分析统计法与粒子滤波概率数据滤波(PF-PDA)点迹关联融合,对海上目标进行状态评估。利用仿真环境与实时数据,验证两种算法的可行性与有效性。数据结果表明,算法具有一定的工程应用价值和可行性。

关键词： AIS HFSWR 点迹关联相关系数 PF-PDA