[发明专利]AIS与雷达角度系统偏差的关联校准方法

说明书

本发明提出的一种AIS与雷达角度系统偏差的关联校准方法，旨在处理对海探测雷达长时间运行过程中，对雷达精度下降进行校准。本发明通过下述技术方案予以实现：利用先验知识给出雷达系统角度偏差范围的最大范围经验值，估计雷达系统偏差的角度偏差范围；对角度偏差范围进行量化；假设角度偏差为利用假设角度偏差修正雷达量测，并将AIS获得的目标大地坐标系位置、速度转换到雷达极坐标系下，统计关联结果的隶属度；遍历数组内所有角度偏差假设，计算所有目标关联的隶属度之和，将所有目标的模糊隶属度累加，选择隶属度之和最大的数值作为最终关联结果，对关联结果进行多拍检验，进行统一关联处理，利用关联结果校准雷达系统误差。

技术领域

本发明涉及船用雷达信号融合处理领域中，利用AIS与雷达融合实现对雷达校准的方法。检测雷达设备校准方法

背景技术

目前的通信助航设备主要有雷达、VHF船用电台、AIS设备等等，它们对于水上交通管理有着举足轻重的作用。船舶自动识别系统(AIS)是一种新型的航海设备，能够自动提供自我识别信息。AIS能提供目标船的船名,识别码,船长,船宽,船型等静态信息以及船位,航向,航速等动态信息.它具有信息量大,精度高等优点,但它是被动的监测跟踪目标,而非强制性履约船舶及浮标物等必须通过雷达才能被监测到。雷达探测距离远，实时性高，能够对舰船进行检测和跟踪，同时还能发现远距离的低空飞机。雷达可以用来观察可测范围内水域的的固定或漂浮物情况，不仅能够得到船舶航行位置，而且能够判断船舶间是否存在碰撞危险，因此,对AIS与雷达目标的信息进行融合能达到优势互补,提高位置的精度及目标信息的可靠性,确保船舶航行的安全。由于船舶会遇频繁，容易发生碰撞，造成海洋污染和生命财产损失。一直以来，各种海上交通系统的管理信息都来源雷达，但是雷达的目标观测易受环境干扰，目标的测量精度和分辨力非常有限，缺少目标的相关信息，难以满足海运管理要求。 AIS和雷达数据的格式不同，采用的坐标系不同，数据率也不同，使得观察到的来自同一目标的两个传感器得到的信息并不一致。雷达是根据距离和方位来确定目标位置的，AIS则采用经纬度来定位目标，在判断相关之前，首先要进行坐标转换，把二者测得的目标位置信息转换到同一坐标系下，才能进行下一步运算。雷达和AIS的信息数据率不同，针对同一目标测得的位置信息也不可能来自同一时刻，所以还需要进行时空统一，即让两个传感器的信息进行同步，这样得到同一个时刻的目标位置信息才能进行判断相关。判断相关是最重要的一步，最主要的影响船舶位置的有航速、航向、距离三个因素。而航迹关联又是AIS与雷达航迹融合的必备阶段，关联性能的好坏直接影响航迹融合的质量，它是提高船舶航行安全，提高海面预警探测能力所必须的。雷达和AIS作为两种重要的海上目标监视监测手段，都能提供观测或监视区域内目标的航迹信息。航迹是目标在一个时间序列内形成的运动轨迹，通常航迹显示在态势图中，航迹使得可以对目标进行跟踪。高频地波雷达系统与AIS基站工作于不同的平台，覆盖区域也不同，二者都有自己的信息处理系统，并且各系统中都收集了大量的目标航迹信息。当航迹信息送入处理中心时，就需要判断来自于两个系统的两条航迹是否代表同一个目标，这就是航迹关联问题。通过雷达与AIS数据的关联、融合处理，再利用 AIS的静态报文，VTS可以获得统一的目标态势，从而更好的对船只进行监控、管理，避免船只发生碰撞。。

航迹融合处理可以分为四个部分：坐标转换，时问校准，航迹关联与航迹融合。时间对准和坐标变换统称为预处理，航迹关联和航迹融合是融合中心的核心，其中航迹关联是重点。航迹关联就是用来解决监视区域内的重复跟踪问题，因而航迹关联也可称为去重复。现有的AIS与雷达数据关联方法较多，常用的包括,基于模糊双门限航迹关联方法、双波门法、K近邻域法、神经网络、灰度关联和模糊理论等方法，但以上算法都是基于量测不存在系统误差的情况下。当雷达的角度量测存在未知的系统误差，且目标处于密集、交叉或者机动航迹较多的情形下，以上的传统关联方法都会产生非常严重的漏关联和错误关联。而在实际中，雷达存在系统误差是普遍的，因此如何有效地进行AIS与存在系统误差情况下雷达目标航迹关联亟待解决。