[发明专利]一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法

说明书

本发明公开了一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，利用岸基雷达获取到的船舶信息与北斗船载终端提供的船舶信息建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型，在密集多目标的水域环境下，实现船舶目标的精确关联，主要步骤如下：首先对雷达与北斗数据进行坐标转换与统一；然后确定关联波门的形状与大小；接着采用三次Catmull‑Rom样条插值算法拟合数据，实现雷达与北斗数据的时间校准；然后建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型；最后对模型输出的结果进行关联判决，进而实现船舶目标的精确关联。本发明所提出的方法与传统基于雷达与AIS数据的船舶目标关联方法相比，关联准确度更高、安全性更强、适用性更广。

技术领域

本发明涉及多源信息融合领域，特别是一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法。

背景技术

我国社会经济的蓬勃发展，带动了水运业务量的逐年增长，港口和内河航道船舶密度急剧增加。这也导致了水上交通安全隐患增多、船舶交通压力凸显以及水域环境污染等问题。为确保船舶航行安全，提高航运效率，船舶交通管理系统(Vessel TrafficServices，VTS)在我国水上交通管理部门获得大规模应用普及。VTS通过多源信息融合技术对雷达目标信息和AIS目标信息(Automatic Identification System，船舶自动识别系统)进行深度融合，从而获取全面、准确、实时的船舶动态信息。

针对密集多目标的水域环境，传统的雷达与AIS目标关联方法关联准确度不高、计算量大、适用性差，无法高效精确地进行目标关联，进而影响雷达与AIS目标融合的正确率。与此同时，绝大多数船载AIS设备都是使用美国的全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)提供船舶的位置信息。但GPS受制于美国的选择失效(SD)技术，该技术可通过基于陆地上的干扰源来干扰民用GPS信号，导致AIS目标定位精度大幅降低、可用性减弱。

着眼于国家安全和经济社会发展需要，我国自主研制建设了北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，该系统不受国外形势的影响，能为用户提供全天候、高精度、强安全的定位、导航和授时服务。伴随系统服务能力提升，北斗逐渐应用于水上交通运输领域，海事部门的公务船只、渔船、客船等已经开始使用北斗船载终端来替代船载AIS设备。可以预见，在不久的将来，北斗船载终端将会快速普及，逐渐替代船载AIS设备。

现有GPS与VTS的关联方法通常为：将距离雷达目标最近的GPS目标，与雷达目标进行关联。若将此种关联方法，直接借鉴至北斗卫星导航系统中，则关联精度低，容易出现误判。

由此可见，在此背景和发展趋势下，研究基于雷达与北斗数据的船舶目标关联方法，对我国VTS的进一步发展具有至关重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，该基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法通过建立基于多维度因素的置信度关联匹配模型，进行雷达目标与北斗目标的关联，从而具有关联准确度高、安全性强、适用性广等优点，在密集多目标的水域环境下，可以实现船舶目标的精确关联。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于雷达与北斗数据的船舶目标精确关联方法，包括如下步骤。

步骤1、坐标转换与统一：将当前时刻，岸基雷达获取到的船舶位置坐标以及北斗船载终端提供的船舶位置坐标均转换为平面直角坐标。同时，定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，北斗船载终端提供信息的船舶目标为北斗目标。

步骤2、确定关联波门：关联波门的形状为圆形，圆心为对应雷达目标，半径Rgate的计算公式为：