基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著海洋監(jiān)視需求與日俱增，海洋監(jiān)視技術(shù)發(fā)展受到越來越多國家的重視。星載合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）已廣泛應(yīng)用于大范圍海洋監(jiān)視，特別地，其全天時、全天候和寬覆蓋的工作能力使其成為監(jiān)視遠洋艦船目標的首選。然而，星載SAR圖像艦船目標分類識別難度較大，極大地影響了艦船目標監(jiān)視效率。針對SAR海洋監(jiān)視應(yīng)用的迫切需求與實際困難，瞄準國內(nèi)外先進技術(shù)發(fā)展趨勢，結(jié)合“十二五”武器裝備預(yù)研項目，本文以自動識別系

2、統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）輔助提高星載SAR圖像艦船目標解譯能力為研究出發(fā)點，對基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進行研究與探索。本研究主要內(nèi)容包括：
　　在對星載SAR與AIS綜合的艦船目標監(jiān)視技術(shù)的研究背景、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢歸納、總結(jié)與分析的基礎(chǔ)上，對基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進行了正確地定位，從特征層信息融合考慮，重點對面向融合的星載SA

3、R與AIS信息預(yù)處理、星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及星載SAR與AIS信息艦船目標融合檢測與識別三項關(guān)鍵技術(shù)進行研究。
　?、泼嫦蛉诤系男禽dSAR與AIS信息預(yù)處理是研究基礎(chǔ)。為了得到精確的艦船特征信息，研究了星載SAR圖像艦船目標信息提取和AIS信息解碼技術(shù)。針對復(fù)雜海況條件下星載SAR圖像艦船目標檢測問題，提出了一種高分辨率星載SAR圖像艦船目標自適應(yīng)恒虛警率檢測算法，較好地解決了海面不均勻SAR圖像艦船檢測虛警率高的問題。在

4、此基礎(chǔ)上對艦船幾何、地理與運動參數(shù)提取方法進行了歸納總結(jié)。研究實現(xiàn)了星載 AIS“天拓一號”和岸基 AIS信息解碼及校驗方法。在對星載SAR圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量及定位誤差水平分析基礎(chǔ)上，實驗研究了星載SAR與AIS信息時空校準方法。
　?、切禽dSAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是研究核心。首先研究了基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法。在分析影響星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)主要因素的基礎(chǔ)上對其三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)----位置投影、位置預(yù)測與搜索匹配

5、進行了實驗分析。為了增強基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的魯棒性，分別對其三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行改進。針對復(fù)雜海況及艦船非線性運動的情況，提出了改進的艦船運動預(yù)測模型，包括航向變化航位預(yù)測模型以及航位灰色預(yù)測模型。針對星載SAR圖像運動艦船目標存在多普勒位移現(xiàn)象，在分析影響多普勒位移精度因素及其誤差的基礎(chǔ)上，提出了多普勒位移估計中投影航向與投影航速估計的改進方法。針對系統(tǒng)誤差較大以及高密度航行等情況，提出了基于空間拓撲結(jié)構(gòu)特征的星

6、載 SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法——基于一致性點漂移（Coherent Point Drift，CPD）的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法，實驗評估了算法性能。在對基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)研究基礎(chǔ)上，對基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法進行了研究探索。提出了基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法，具體分析了其關(guān)鍵技術(shù)——融合特征選擇、融合決策準則與決策結(jié)果評估。重點針對融合決策準則，實驗研究對比

7、分析了加權(quán)平均、非線性乘積、Dempster-Shafer（DS）證據(jù)理論推理以及模糊綜合四種融合決策方法的特點。
　?、刃禽dSAR與AIS信息艦船目標融合檢測與識別是研究目的。與星載SAR圖像艦船目標檢測與識別相比，有效地提高了艦船目標監(jiān)視效率。首先提出了星載SAR與AIS信息艦船目標融合檢測與識別模型，為融合檢測與識別提供了技術(shù)路線與方案。特別地，提出了一種基于層次分析法的高分辨率星載SAR圖像艦船目標分類識別方法，建立了艦船