[发明专利]基于目标拓扑信息的AIS与雷达航迹抗差关联算法

说明书

一、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。

二、背景技术

在雷达组网系统中，由于传感器量测随机误差、目标分布情况、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，又进一步增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。现有的航迹抗差关联算法如基于图像配准算法的航迹抗差关联是在两个雷达之间进行，由于两个雷达都相对于真实航迹均有旋转和平移，并且要求两个雷达的拓扑信息均相当完整，因此在实际应用中关联难度较大，正确率低。

民用船舶大部分都安装有船舶自动识别系统(automatic identification system，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迹可以认为是目标的真实航迹。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。

三、发明内容

1.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与雷达航迹抗差关联算法。由于实际系统中雷达是存在距离和角度系统误差的，因此为了正确的关联雷达与AIS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模糊性，而这种模糊通常可以通过构建基于上述不变信息的模糊因素集，用隶属度概念来描述，即采用隶属度来表示目标航迹信息的相似程度，以此解决航迹抗差关联问题。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模糊航迹关联算法实现航迹的抗差关联。

2.技术方案

本发明所述的基于目标拓扑信息的AIS与雷达航迹抗差关联算法，包括以下技术措施：基于目标之间相对位置关系不受系统误差影响的结论，综合利用不受系统误差影响的各目标相对拓扑信息包括目标间位置关系、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，并采用基于模糊信息处理理论的航迹关联技术来解决目标航迹的关联问题，实现对各目标航迹的抗差关联。

四、附图说明

图1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

图2是航迹抗差关联流程图。

五、具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。参照说明书附图，本发明的具体实施方式分以下几个步骤：

(1)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，统一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与雷达均在统一的笛卡尔坐标系中。

(2)模糊因素集的建立

模糊因素集定义为U＝{u₁，u₂，…，u_l，…，u_n}，其中u_l表示对关联决策起作用的第l个目标模糊因素。由于传感器探测系统误差的影响，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模糊因素。此时基于目标不变信息的模糊因素集可以包括各目标相对拓扑位置关系、目标航速、航向变化率、加速度、各目标相对航向之间的统计距离和传感器对机动反应快慢等模糊因素；由于上述因素对关联决策的影响不同，因而实际应用时需要选择在关联决策中较为重要的模糊因素，而在传感器存在系统误差情况下，各目标相对拓扑信息所形成的拓扑量间的统计距离或相关性应该是最重要的，其次是目标航速之间的统计距离，而再次可以考虑利用航向变化率的统计距离。

假设AIS与雷达的航迹号集分别为

U_A＝{1，2，…，n_A}，U_R＝{1，2，…，n_R}                              (1)