船用ARPA雷达与AIS信息融合的实现

将AIS信息融人到ARPA雷达系统中,为船舶导航和避碰系统提供更精确可靠、更实用的数据.归纳出ARPA雷达与AIS信息融合的系统框架,针对基于模糊数学和统计加权方法进行航迹关联的不足,提出基于灰色理论的航迹关联算法.模拟实验的分析结果表明,目标船在40艘左右的情况下,识别准确率为98%～99%,具有较高的航迹关联匹配率.     

雷达与AIS目标航迹模糊关联与统计加权合并融合方法的探讨

基于多传感器信息融合理论，探讨了雷达与AIS 2种传感器的目标航迹，采用多因素模糊综合决策航迹关联与统计加权航迹合并的融合方法。确定其模糊因素集、评判集、关联与评判等准则，建立其数学模型，并进行计算机仿真。初步验证了该方法可以有效地提高目标航迹的精度与可靠性。     

基于最近航迹迭代的目标航迹对准关联算法

论文探讨了雷达存在探测系统误差时的目标航迹关联问题,提出了一种基于最近航迹迭代的目标航迹对准关联算法,以此解决传统目标航迹关联技术与雷达系统误差配准技术之间的矛盾。最近航迹迭代对准关联算法考虑目标漏跟及虚警情况,以航迹为单位,通过目标航迹集间航迹映射关系搜索与旋转平移变换参数估计两步迭代过程,能够达到航迹集的逐步逼近和精确对准,并获得目标航迹间的可靠关联关系,最终实现雷达存在探测系统误差时的航迹准确对准关联。     

基于多假设的航迹关联方法研究

提出了一种基于多假设思想(MHT)的航迹关联方法,将多平台多目标航迹关联问题转化为假设树的构建和管理问题,利用树形结构特征进行快速剪枝,极大地减少了错误假设的冗余计算量。先通过航迹粗精两级关联,形成关联假设,然后设计基于关联假设的航迹关联假设树,根据关联假设历史累积的关联质量搜索最优关联解。这种关联能充分利用航迹的各种特征信息和历史累积信息来提高关联的正确性和实时性。仿真计算表明,该算法具有较高的正确关联率,在复杂环境下达到了良好的效果。     

2D 雷达与红外异地配置下的航迹关联方法

针对异地配置下的2D雷达与红外传感器航迹关联难的问题,论文提出一种基于假设检验的异类传感器航迹关联算法,该方法利用2D雷达距离、方位与红外传感器方位、仰角的互补性,通过假设条件建立目标关键因子的相似度模型,再通过相似度判断检验假设条件是否成立,以达到目标关联的目的。仿真实验结果表明了该方法关联的正确性。     

2D雷达与红外异地配置下的航迹关联方法

针对异地配置下的2D雷达与红外传感器航迹关联难的问题,论文提出一种基于假设检验的异类传感器航迹关联算法,该方法利用2D雷达距离、方位与红外传感器方位、仰角的互补性,通过假设条件建立目标关键因子的相似度模型,再通过相似度判断检验假设条件是否成立,以达到目标关联的目的。仿真实验结果表明了该方法关联的正确性。     

基于平台定位信息的雷达系统偏差估计技术研究

雷达系统偏差的存在,使雷达探测到的目标航迹严重偏离目标的真实运动轨迹,从而影响融合中心的航迹关联性能。文章研究了雷达系统偏差特点,分析了平台定位信息特性,提出了借助编队中我方的平台定位信息来估计雷达系统偏差的相对配准方法,并根据数理统计中的点估计原理来推导了相应算法。仿真实验表明,该算法有效。     

极坐标系下的航迹灰色区间关联算法

研究了雷达组网中时变系统偏差存在时的航迹关联问题。在分析时变偏差影响的基础上,从航迹的不确定区域着手,提出一种基于极坐标测量参数的航迹灰区域表示方法,并以此建立了区间灰数关联模型,实现了无需对系统误差配准的航迹关联配对。仿真结果表明,算法是有效的,并且具有较好的抗差性能。     

一种抗差型航迹关联算法研究

航迹关联是多源信息融合中的关键问题.通过选择目标数据相似度计算模型和参数,计算不同信源航迹与航迹间的关联相似度,并以之构成目标关联矩阵.引入伪行列式的概念,对目标关联矩阵进行变换,形成目标联合分配矩阵.在分配限定条件下,通过最大化目标联合分配似然度,可得到航迹与航迹间的关联匹配对,实现航迹关联.仿真实验表明,在信源具有较大的系统误差情况下,该算法能够保持较高的关联正确率,表现出了良好的抗差特性.     

内河AIS与VTS的信息融合技术研究与仿真

船舶交通管理系统(VTS)在提高船舶航行效率、保障船舶航行安全等方面具有重要作用。传统的船舶交通管理系统采用雷达等传感器作为基本检测手段,受到雷达探测距离和精度等技术条件的限制,在船舶定位、导航等方面存在一定的缺陷。随着互联网技术和信息融合技术的发展,雷达探测器与船舶自动识别系统(AIS)相结合的船舶交通管理系统成为研究的热点。船舶自动识别系统(AIS)结合了信息技术、互联网技术和通信技术,对船舶的航向、航迹、航速等信息采集和处理,并利用VHF发送给信号覆盖区域内的其他船只。本文针对我国内河航运船舶的交通管理系统,研究了AIS与雷达信号的信息融合算法、航迹关联算法等,对提高内河船舶交通管理系统的性能有重要的作用。     

集中式多雷达系统的运行机制

着重介绍集中式多雷达系统的运行体制，集中式多雷达跟踪系统的运行与单雷达的相比要复杂很多，但是多雷达与单雷达的运行规则是一样的：先探测到的点迹先处理。通常雷达数据处理是按扇区来进行的。最基本的思想是用最先通过扇区的雷达的探测点迹来更新航迹，这种方法在雷达不发生交接的情形下，总能使用最早探测的数据来更新航迹。雷达系统运行机制包括系统运行、杂波图及其处理、交接处理、航迹互联与更新、航迹起始等问题。     

弱点目标检测中的背景杂波抑制新方法

常规的弱点目标检测算法在背景边缘如海天线、云层和海浪边缘会形成高的虚警。通过对背景边缘梯度的分析后发现,背景边缘与弱点目标在多向梯度特性上存在差异,据此提出了一种背景杂波抑制新方法。     

基于Hopfield神经网络的雷达多目标跟踪

针对海上船舶雷达在多目标跟踪过程中实时性较差和不能快速响应的问题,提出目前密集杂波情况下多目标跟踪中最为有效的数据关联算法——联合概率数据关联(Joint Probabilistic Data Association,JPDA)算法。为解决JPDA随着目标增多的情况会出现的组合“爆炸”及计算量较大导致跟踪实时性较差的问题,从分析联合概率数据关联确认矩阵着手,依据Hopfield神经网络在解决旅行商问题(Travelling Salesman Problem,TSP)时的思路,提出基于Hopfield神经网络联合概率数据关联(Hopfield Neural Network Joint Probability Data Association,H-JPDA)来改进联合概率数据关联算法,通过简化矩阵拆分过程,显著减少计算量,提高跟踪的实时性。基于上述改进的神经网络联合概率数据关联算法,通过MATLAB对多目标跟踪进行仿真,仿真结果表明该算法能提高跟踪的实时性和快速响应能力。     

基于空间域数据拟合的声矢量阵多目标分辨算法研究

为了提高矢量传感器阵列的方位估计性能,提出了一种基于空间域数据拟合的矢量阵多目标分辨算法,通过利用已知的空间域数据信息,构造出新的声压与振速的接收数据协方差矩阵,在多目标分辨能力上对经典MUSIC算法予以改进。理论分析和计算机仿真表明,在各向同性噪声场中,新算法在提高多目标分辨能力方面比传统方法更有效。     

基于改进Apriori算法的船用柴油机装配工艺文件关联规则挖掘研究

柴油机作为船舶关键部件之一,其装配工艺设计的合理与否与船舶的整体性能直接相关。针对企业历史装配工艺文件不能充分为新机型装配任务发布时装配工艺设计提供支撑的问题,提出一个基于关联规则挖掘的柴油机装配工艺规则挖掘系统,该系统充分利用已有装配工艺文件,结合数据挖掘技术,对文件进行挖掘分析,建立装配规则库,为后续装配工艺智能设计提供数据支持。本文提出一种改进的Apriori算法,建立了关联规则挖掘的数学模型和基于自定义词典装配工艺文件分词算法,将分词处理过后的文件可以作为数据挖掘算法的输入,并在传统Apriori算法的基础上提出一种改进的Apriori算法,该算法核心思想是在对候选频繁事务集剪枝时,降低算法的时间复杂度,从而提高挖掘效率直到获得柴油机装配工艺文件中的关联规则。最后以某船厂的历史机型柴油机气缸盖装配工艺文件为例,验证了改进Apriori算法在挖掘柴油装配工艺文件关联规则时的可行性和有效性。     

双基阵纯方位被动定位跟踪方法

研究了双基阵纯方位目标运动分析的原理和方法,给出了卡尔曼滤波算法的模型。针对目标跟踪和滤波中容易出现的跟错目标和滤波发散问题,提出将进行方位数据时空关联、采取航迹状态转移和距离回归门限相结合的方法实现对单、双目标的跟踪定位。仿真实验表明,应用该方法可以快速、稳定地完成目标运动要素的估计,可以较好地应用于工程实现。     

基于模糊粒子滤波的视频跟踪方法研究

智能视频监控系统的基础就是对监控范围的视频序列中目标进行有效实时的跟踪,针对当前跟踪方法在光照突变、部分遮挡情况下的跟踪缺陷,本文提出了一种利用模糊粒子滤波（Particle Filter,PF）进行视频目标跟踪的新算法.该算法结合模糊控制理论,引入量测的模糊性来克服特征信息的不确定性,并建立一个基于背景建模技术的自适应高斯混合模型和基于序贯蒙特卡洛的跟踪算法（sequential Monte-Carlo-based）.在新算法的指导下,针对静止摄像机在光照条件改变以及目标发生部分遮挡的情况进行了深入的研究.通过多种模糊量测技术的比较和应用,本文方法实现了多个目标精确有效跟踪.     

基于无人水面艇感知网的目标船航迹关联与数据融合

针对现有无人水面艇（Unmanned Surface Vehicle，USV）在航行过程中感知周围航行目标时出现的数据源单一、数据延迟、数据丢失等问题，提出一种基于USV搭载的航海雷达和全球定位系统（GPS）数据源的USV海上航行目标感知数据融合方法。基于最小误差法提出雷达原始图像数据解析算法，并采用数据剔除、时间空间统一方法完成对目标数据预处理，构建基于欧氏距离和马氏距离的航迹关联算法模型、基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和专家评价法的融合数据权重分配模型。同时，开展USV试验研究，验证整体融合方法。结果表明，目标原始数据预处理方法合理可靠，融合算法稳定可信，可为USV海上航行目标感知、安全航行及快速避碰提供技术和算法支持。     

基于Bowring公式的超视距目标定位算法实现

针对现代海战中超视距目标探测定位问题,提出利用中继平台探测目标,运用Bowring公式解算出目标到攻击舰的距离和方位角,实现超视距定位的算法,并在Visual C++平台上完成工程实现.经过应用和分析,基于Bowring公式的超视距目标定位算法具有较好的工程可实现性.     

一种基于视线距离的改进的数据关联算法

基于视线距离的数据关联算法,利用关联组合的平均视线距离和有效传感器个数来计算关联代价,认为同一个目标只要被超过2/3的传感器所观测到,所得关联组合就是有效的,并以关联代价最小为关联准则构建数据关联算法。仿真结果表明,改进算法对于漏检、观测误差较大时仍然具有很高的关联正确率,证明了该算法的有效性。