1、海洋管理對于國家經(jīng)濟(jì)和安全有著十分重要的作用，艦船管理是海洋管理的主要工作之一。實時準(zhǔn)確地獲取海洋監(jiān)管區(qū)域的艦船分布和有效評估艦船運動的態(tài)勢是艦船有效管理的基礎(chǔ)。星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)、高頻地波雷達(dá)(High Frequency Surface Wave Radar，HFSWR)和自動艦船識別系統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）是目前大范圍海

2、上目標(biāo)監(jiān)測的主要傳感器。星載SAR不受天氣限制、探測精度高，但是只能在衛(wèi)星過境時刻進(jìn)行探測;高頻地波雷達(dá)可以連續(xù)探測且速度探測精度高，但是目標(biāo)定位精度較低;AIS可以提供詳細(xì)的艦船位置、速度、航向等信息，但是只能對合作艦船進(jìn)行監(jiān)測。三種探測手段各有其優(yōu)缺點，僅僅通過單一傳感器無法獲得艦船的準(zhǔn)確信息。本文研究的主要課題是如何有效地融合利用三種探測手段的測量值來提高艦船探測精度，針對星載SAR、高頻地波雷達(dá)和AIS的艦船目標(biāo)點跡關(guān)聯(lián)、目標(biāo)跟

3、蹤、航跡關(guān)聯(lián)等多個問題展開研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.為了解決密集分布情況下的高頻地波雷達(dá)和AIS點跡關(guān)聯(lián)問題，提出一種基于JVC(Jonker-Volgenant-Castanon)的全局最優(yōu)點跡關(guān)聯(lián)算法。首先，將WGS84(World Geodetic System1984)坐標(biāo)系下測量的AIS的點跡坐標(biāo)映射到高頻地波雷達(dá)測量極坐標(biāo)中，實現(xiàn)了坐標(biāo)系的統(tǒng)一。其次，建立高頻地波雷達(dá)和AIS點跡關(guān)聯(lián)模型，采用點跡對閾值和迭代搜

4、索算法將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集劃分為可行的關(guān)聯(lián)子集。最后，將JVC全局最優(yōu)關(guān)聯(lián)算法應(yīng)用于每一個可行關(guān)聯(lián)子集的點跡關(guān)聯(lián)上，解決密集環(huán)境中的雷達(dá)和AIS點跡關(guān)聯(lián)問題。仿真數(shù)據(jù)結(jié)果顯示該算法在精度上優(yōu)于最近鄰算法和聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)(Joint Probability DataAssociation，JPDA)算法，在運行效率上高于JPDA算法，另外，通過三年的實測數(shù)據(jù)實驗驗證了算法的適用性和實時性。
　　2.針對星載SAR、高頻地波雷達(dá)和AIS點跡

5、的關(guān)聯(lián)問題，提出一種多特征改進(jìn)的最大似然點跡關(guān)聯(lián)算法來提高關(guān)聯(lián)精度，降低虛警。測試的多特征參數(shù)包括艦船的位置、大小、航向和速度?；谌N傳感器測量模型，將星載SAR、高頻地波雷達(dá)和AIS的點跡關(guān)聯(lián)問題建模為一個多維分配問題。在數(shù)據(jù)分配過程中，JVC算法用來解決二維分配問題，拉格朗日松弛算法用來解決三維分配問題。仿真結(jié)果顯示使用長度和速度作為擴(kuò)展特征的多特征最大似然關(guān)聯(lián)算法相比最近鄰算法和位置最大似然算法可以提供更高的關(guān)聯(lián)精度。實測數(shù)據(jù)實

6、驗驗證了所提算法可以增強(qiáng)目標(biāo)的確認(rèn)并降低虛警。
　　3.針對高頻地波雷達(dá)單頻率目標(biāo)跟蹤的海雜波速度盲區(qū)問題，提出一種基于AIS校準(zhǔn)的雙頻融合探測算法。AIS信息可以用來估計地波雷達(dá)的每個頻率不同的系統(tǒng)誤差。首先，將合作目標(biāo)的AIS點跡測量值與高頻地波雷達(dá)的點跡測量值通過JVC分配算法進(jìn)行點跡關(guān)聯(lián)。利用合作艦船的點跡關(guān)聯(lián)結(jié)果，可以估計和校準(zhǔn)高頻地波雷達(dá)不同頻率的系統(tǒng)誤差。其次，基于校準(zhǔn)的雙頻數(shù)據(jù)，使用雙頻融合JPDA-UKF(Uns

7、cented Kalman Filter)算法進(jìn)行艦船跟蹤。實測數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果驗證了所提算法可以實時跟蹤艦船，相比單頻率跟蹤可以進(jìn)一步提高跟蹤能力和跟蹤精度。
　　4.針對高頻地波雷達(dá)和AIS航跡關(guān)聯(lián)問題，鑒于航跡的不同特點，提出一種多模型航跡關(guān)聯(lián)算法。首先，根據(jù)艦船的轉(zhuǎn)向率和對地航向?qū)⒑桔E分成不同的航跡類型，直線航跡和變向航跡。然后，對變向航跡進(jìn)行航跡分割，分割成近直線航跡。最后，采用航跡間的徑向距離、方位向和徑向速度的三維加權(quán)