高頻低波雷達(dá)與AIS航跡跟蹤算法研究.pdf

1、海洋交通管理系統(tǒng)是國(guó)家海洋領(lǐng)土安全的重要保障，海上船舶的有效檢測(cè)是海洋交通管理系統(tǒng)的重要內(nèi)容。論文對(duì)高頻地波雷達(dá)(簡(jiǎn)稱HFSWR)與船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱AIS)兩種海洋信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，說(shuō)明了兩種系統(tǒng)對(duì)海上船舶行駛信息的采集方式，并利用濾波算法對(duì)采集到的點(diǎn)跡信息進(jìn)行計(jì)算，來(lái)獲取船舶的行駛航跡信息。在系統(tǒng)介紹過(guò)程中，說(shuō)明了兩者的數(shù)據(jù)來(lái)源及存儲(chǔ)格式，并在同一直角坐標(biāo)系下，將兩者數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了時(shí)間與空間上的統(tǒng)一。經(jīng)過(guò)對(duì)兩者所采集數(shù)

2、據(jù)的計(jì)算，將兩種系統(tǒng)的航跡處理信息同時(shí)顯示在同一坐標(biāo)系下。
　　論文的主要內(nèi)容是針對(duì)中國(guó)渤海地區(qū)的HFSWR點(diǎn)跡數(shù)據(jù)做了相應(yīng)的處理與計(jì)算。根據(jù)已有數(shù)據(jù)，對(duì)HFSWR船舶航跡進(jìn)行了跟蹤濾波，完成了航跡起始、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、跟蹤濾波這三方面工作。最后，實(shí)現(xiàn)了HFSWR船舶運(yùn)行航跡的處理，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比了AIS所測(cè)得船舶真實(shí)航跡。論文的主要工作內(nèi)容有:
　　1.對(duì)于已完成預(yù)處理的數(shù)據(jù)，使用邏輯法對(duì)HFSWR所測(cè)點(diǎn)跡信息進(jìn)行處理和計(jì)算

3、，找出符合邏輯的起始航跡。在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)中，詳細(xì)介紹了最近鄰算法在船舶點(diǎn)跡信息和航跡信息中的基本原理與使用方法，簡(jiǎn)單的闡述了概率關(guān)聯(lián)算法的基本內(nèi)容，并說(shuō)明了兩者的差異。
　　2.航跡起始完成后，通過(guò)經(jīng)典卡爾曼(Kalman)濾波算法建立的狀態(tài)方程與觀測(cè)方程，對(duì)航跡方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，并陳述了初始化信息的設(shè)定方案和每一時(shí)刻觀測(cè)值的選定方法。將Kalman所得航跡與AIS所測(cè)得準(zhǔn)確航跡對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Kalman濾波算法可以有效地跟蹤上實(shí)際航

4、跡。
　　3.闡述了粒子濾波原理及運(yùn)算流程，并通過(guò)粒子濾波算法對(duì)HFSWR船舶航跡進(jìn)行了跟蹤濾波，仿真結(jié)果表明粒子濾波在處理本文航跡跟蹤中實(shí)有欠缺。相對(duì)于Kalman濾波算法而言，粒子濾波算法在處理船舶航跡跟蹤的問(wèn)題上比較依賴于初始航跡的準(zhǔn)確性。論文使用粒子濾波算法和經(jīng)典Kalman濾波算法相結(jié)合的方法對(duì)后續(xù)航跡進(jìn)行跟蹤濾波，并詳細(xì)介紹了這種結(jié)合算法的應(yīng)用原理和算法的優(yōu)勢(shì)。仿真表明這種聯(lián)合算法既能夠保障尋找航跡方向的準(zhǔn)確，又能使后