CN110221269A - 一种ais目标与雷达目标的融合方法、装置及雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种AIS目标与雷达目标的融合方法，其包括：获取雷达目标和AIS目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；判断雷达目标的经纬度信息与AIS目标的经纬度信息，若目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标，若目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步判断雷达目标和AIS目标的航向和航速构成的运动趋势，若运动趋势一致，则判定雷达目标与AIS目标为同一目标，若运动趋势不一致，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标；若雷达目标与AIS目标为同一目标，则融合显示雷达目标与AIS目标为一个目标，若雷达目标与AIS目标不为同一目标，则分别显示雷达目标与AIS目标。

Description

一种AIS目标与雷达目标的融合方法、装置及雷达系统
技术领域
本申请属于雷达数据融合技术领域，特别涉及一种AIS目标与雷达目标的融合方法、装置及雷达系统。
背景技术
随着国家对海洋权益的日益重视，雷达性能已在探测距离、探测精度等方面得到了大幅提高，目前雷达已能够实现对大范围海域目标进行监视，但是由于海上目标众多，如何从众多目标中快速发现高威胁目标，实现目标初步分类识别功能。
目前飞机上已广泛装备船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)设备和广域搜索监视雷达，AIS作为被动接收设备，可实时接收民船位置、属性、航速、航向等信息，但AIS目标根据目标运动航速发送目标信息，因此实时性差，且AIS协议是公开的，虚警较高；雷达虽然可实时对目标进行定位，且定位精度高，但无法做到在不中断任务的情况下，实时识别目标属性，无法为雷达操作员做出高、低威胁目标的判断，面对众多海上目标，极大增加了雷达操作员的工作量，且容易丧失战场先机。而将AIS目标与雷达目标进行数据融合，可及时筛除低威胁目标，减轻雷达操作员工作量，但目前AIS目标和雷达目标融合仅依靠位置匹配进行数据融合，面对AIS目标位置误差大、虚警高问题，在进行数据融合时，常会出现关联错误问题，给雷达操作员带来极大的不便，并使得融合后目标数据不可信。
发明内容
本申请的目的是提供了一种AIS目标与雷达目标的融合方法、装置及雷达系统，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面，本申请提供了一种AIS目标与雷达目标的融合方法，所述方法包括
获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；
获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息；
对比所述雷达目标的经纬度信息与所述AIS目标的经纬度信息，若所述目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，若所述目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据所述雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据所述AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若所述运动趋势一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，若所述运动趋势不一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标；
若所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，则融合显示所述雷达目标与所述AIS目标为一个目标，若所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，则分别显示所述雷达目标与所述AIS目标。
在本申请一实施方式中，通过雷达单扫描能够获得雷达目标的经纬度信息；通过雷达多次扫描能够获得雷达目标的航向和航速信息。
在本申请一实施方式中，通过AIS系统发送AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息能够获得AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息。
在本申请一实施方式中，判断所述运动趋势是否一致，包括
获得奇数个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息；
若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则所述雷达目标和所述AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
在另一面方面，本申请提供了一种AIS目标与雷达目标的融合装置，所述系统包括
雷达目标获取模块，用于获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；
AIS目标获取模块，用于获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息；
数据处理模块，用于对比所述雷达目标的经纬度信息与所述AIS目标的经纬度信息，若所述目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，若所述目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据所述雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据所述AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若所述运动趋势一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，若所述运动趋势不一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标；
显示模块，用于当所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，则融合显示所述雷达目标与所述AIS目标为一个目标，当所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，则分别显示所述雷达目标与所述AIS目标。
在本申请一实施方式中，所述雷达目标获取模块获取通过雷达单扫描获得的雷达目标的经纬度信息以获得所述雷达目标的经纬度位置信息，以及获取通过雷达多次扫描获得的雷达目标的航向和航速信息以获得所述雷达目标的航向和航速信息。
在本申请一实施方式中，所述AIS目标获取模块获取通过AIS系统发送的AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息以获得AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息。
在本申请一实施方式中，所述数据处理模块判断所述运动趋势一致，包括
获得奇数个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息；
若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则所述雷达目标和所述AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
在第三方面，本申请提供了一种雷达系统，所述雷达系统包括：
一个或多个处理装置；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现如上任一所述的方法。
本申请的AIS目标与雷达目标融合方法及系统，通过时间的累积提高了AIS目标与雷达目标融合准确率，解决了现有技术中由于海面密集使得AIS目标与雷达目标仅利用单次位置信息融合而产生的关联错误问题，通过利用AIS目标与雷达目标运动的一致性特征，提高了目标融合准确率，此外，本申请通过筛除低威胁AIS目标、降低了雷达操作员的工作量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的AIS目标与雷达目标融合方法流程图。
图2为本申请一实施例的AIS目标与雷达目标融合示意图。
图3为本申请一实施例的AIS目标与雷达目标融合仿真示意图。
图4为本申请的AIS目标与雷达目标融合装置框架图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了提升AIS目标与雷达目标关联的准确率，降低雷达操作员工作量，本申请运用目标运动一致性原则，通过对雷达目标一定时间的积累，获得雷达目标的航向、航速信息，并与AIS目标的航向、航速进行关联，将具有一致性运动的两个目标进行关联，实现目标关联准确率的提升。
如图1所示，本申请的AIS目标与雷达目标融合方法包括：
S10、获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；
S20、获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息；
S30、对比雷达目标的经纬度信息与AIS目标的经纬度信息，若目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标，若目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若运动趋势一致，则判定雷达目标与AIS目标为同一目标，若运动趋势不一致，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标；
S40、若雷达目标与AIS目标为同一目标，则融合显示雷达目标与AIS目标为一个目标，若雷达目标与AIS目标不为同一目标，则分别显示雷达目标与AIS目标。
在雷达扫描时，通常只能获得雷达目标的位置信息，即雷达目标的经纬度信息，通过雷达进行多次扫描而更新点迹目标信息后，可获得雷达目标的航向和航速信息。
如图2所示，首先雷达目标X在首次扫描时可获得其位置信息X1，AIS为被动接收，因此AIS目标可通过接受安装于船舶的AIS装置接收其包含经度、纬度、航向和航速等信息的数据，即获得了AIS目标Y1～Y4的首次位置信息。若雷达目标X1与AIS目标Y1～Y4在匹配位置门限时，存在小于门限要求，则将雷达目标与AIS目标融合成一个目标。例如，图2中雷达目标X1与AIS目标Y4的位置距离很近，满足位置门限的要求，因此可将雷达目标X1与AIS目标Y4融合为一体，而雷达目标X1与AIS目标Y1～Y3的位置距离不满足门限要求，因此进行下一步的判定。
需要说明的是，本申请中的位置门限设置取决于GPS定位误差和雷达定位误差，并结合实测数据的大量统计进行设置。
在经历了一定的时间积累后，雷达目标X1通过多次扫描可获得其速度、航向等信息，其轨迹参见图2中右图所示的轨迹X1，而AIS目标Y1～Y3可通过其自身发送的信息获得其速度、航向等信息，其轨迹参见图2中右图所示的轨迹Y1～Y3。
在获得雷达目标X1及AIS目标Y1～Y3的轨迹后，即获得了雷达目标X1及AIS目标Y1～Y3的运动趋势，通过判断雷达目标X1及AIS目标Y1～Y3的运动趋势即可判断雷达目标X1及AIS目标Y1～Y3之间是否存在可融合的同一目标。
在判断雷达目标和AIS目标的运动趋势是否一致的过程中，首先获得多个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息，若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则认为雷达目标和AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
其中，为了避免雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配与不能够匹配出现1:1的情况，本申请中将多个航向和航速信息的数量限定为及奇数个。
如图2右图所示的雷达目标和AIS目标的航向和航速信息示意图，由于AIS目标Y3的运动方向(航向)与雷达目标X1存在较大差距，因此AIS目标Y3与雷达目标X1不为同一目标，而AIS目标Y2的速度与雷达目标X1的速度也存在较大差距，因此AIS目标Y2与雷达目标X1也不为同一目标，最后AIS目标Y1不论是在航向、还是在速度上，均与雷达目标X1相近，因此可以判断AIS目标Y1与雷达目标X1为同一目标。
其中，在上述判断AIS目标Y1与雷达目标X1相近过程中，同样存在判定门限，此门限的设定参照位置门限。
最后，在判定AIS目标和雷达目标为同一目标的情况下，将AIS目标和雷达目标进行融合成一个目标予以显示。
如图3所示为基于某型雷达实测数据和同一时刻AIS数据进行数据仿真，仿真结果表明，该方法提高了雷达目标与AIS目标数据融合的准确率。
通过上述方法完成AIS目标与雷达目标融合，在雷达操作员可接受时间内，可较准确的实现目标融合。
另外如图4所示，本申请提供了一种AIS目标与雷达目标的融合装置，系统50包括：雷达目标获取模块51，用于获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息，通常情况下，雷达目标获取模块51可由雷达系统构成，其自身完成雷达目标的获取；AIS目标获取模块52，用于获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息，AIS目标获取模块52可由AIS接收器构成，其可以接收安装在船舶上的AIS信息；数据处理模块53，用于对比雷达目标的经纬度信息与AIS目标的经纬度信息，若目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标，若目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若运动趋势一致，则判定雷达目标与AIS目标为同一目标，若运动趋势不一致，则判定雷达目标与AIS目标不为同一目标，数据处理模块53需要具有数据处理能力，其可以为单独设置的数据处理装置，例如CPU或FPGA等，其也可以由雷达系统中成处理机构成，在由处理机进行数据处理操作过程中，可节省空间；显示模块54，用于当雷达目标与AIS目标为同一目标，则融合显示雷达目标与AIS目标为一个目标，当雷达目标与AIS目标不为同一目标，则分别显示雷达目标与AIS目标，显示模块54可以为单独的显示装置构成，其也可由雷达系统中的显示模块担任。
在本申请的系统50中，雷达目标获取模块获取通过雷达单扫描获得的雷达目标的经纬度信息以获得雷达目标的经纬度位置信息，以及获取通过雷达多次扫描获得的雷达目标的航向和航速信息以获得雷达目标的航向和航速信息。
在本申请的系统50中，AIS目标获取模块获取通过AIS系统发送的AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息以获得AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息。
在本申请的系统50中，数据处理模块判断运动趋势一致，包括
获得奇数个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息；
若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则雷达目标和AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
最后，本申请提供了一种雷达系统，所述雷达系统包括：一个或多个处理装置；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现如上任一所述的方法。
其中，处理装置可以由雷达系统中的处理机担任，也可以另外增加处理装置。
本申请的AIS目标与雷达目标融合方法，通过时间的累积提高了AIS目标与雷达目标融合准确率，解决了现有技术中由于海面密集使得AIS目标与雷达目标仅利用单次位置信息融合而产生的关联错误问题，通过利用AIS目标与雷达目标运动的一致性特征，提高了目标融合准确率，此外，本申请通过筛除低威胁AIS目标、降低了雷达操作员的工作量，最后，本申请的方法在短时间内即可完成AIS目标与雷达目标融合，广域搜索监视雷达转速比较快，一般2s左右一圈，若获取雷达目标第5次位置信息时，即可完成目标融合，目标融合时间大致为10s。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种AIS目标与雷达目标的融合方法，其特征在于，所述方法包括
获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；
获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息；
对比所述雷达目标的经纬度信息与所述AIS目标的经纬度信息，若所述目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，若所述目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据所述雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据所述AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若所述运动趋势一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，若所述运动趋势不一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标；
若所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，则融合显示所述雷达目标与所述AIS目标为一个目标，若所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，则分别显示所述雷达目标与所述AIS目标。
2.如权利要求1所述的融合方法，其特征在于，通过雷达单扫描能够获得雷达目标的经纬度信息；通过雷达多次扫描能够获得雷达目标的航向和航速信息。
3.如权利要求1或2所述的融合方法，其特征在于，通过AIS系统发送AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息能够获得AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息。
4.如权利要求1至3任一所述的融合方法，其特征在于，判断所述运动趋势是否一致，包括
获得奇数个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息；
若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则所述雷达目标和所述AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
5.一种AIS目标与雷达目标的融合装置，其特征在于，所述系统包括
雷达目标获取模块，用于获取雷达目标的经纬度位置信息以及获取雷达目标的航向和航速信息；
AIS目标获取模块，用于获取AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息；
数据处理模块，用于对比所述雷达目标的经纬度信息与所述AIS目标的经纬度信息，若所述目标的经纬度信息大于预设位置门限，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，若所述目标的经纬度信息不大于预设位置门限，则进一步对比根据所述雷达目标的航向和航速信息获得的雷达目标运动趋势与根据所述AIS目标的航向和航速信息获得的AIS目标的运动趋势，若所述运动趋势一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，若所述运动趋势不一致，则判定所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标；
显示模块，用于当所述雷达目标与所述AIS目标为同一目标，则融合显示所述雷达目标与所述AIS目标为一个目标，当所述雷达目标与所述AIS目标不为同一目标，则分别显示所述雷达目标与所述AIS目标。
6.如权利要求5所述的融合装置，其特征在于，所述雷达目标获取模块获取通过雷达单扫描获得的雷达目标的经纬度信息以获得所述雷达目标的经纬度位置信息，以及获取通过雷达多次扫描获得的雷达目标的航向和航速信息以获得所述雷达目标的航向和航速信息。
7.如权利要求5或6所述的融合装置，其特征在于，所述AIS目标获取模块获取通过AIS系统发送的AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息以获得AIS目标的经纬度信息及AIS目标的航向和航速信息。
8.如权利要求5至7任一所述的融合装置，其特征在于，所述数据处理模块判断所述运动趋势一致，包括
获得奇数个雷达目标和AIS目标的航向和航速信息；
若雷达目标和AIS目标的航向和航速信息能够相互匹配的数量不少于一半，则所述雷达目标和所述AIS目标为运动趋势一致，反之，则为不一致。
9.一种雷达系统，其特征在于，所述雷达系统包括：
一个或多个处理装置；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现如权利要求1至4中任一所述的方法。
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