前初始浮標(biāo)建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)波門； 324) 判斷當(dāng)前初始浮標(biāo)的預(yù)測(cè)波門內(nèi)是否有一個(gè)以上的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)？若有，則進(jìn)入 下一步；否則，當(dāng)前初始浮標(biāo)的位置點(diǎn)及變化半徑不變，返回步驟321)檢測(cè)初始浮標(biāo)列表 中下一個(gè)初始浮標(biāo)是否在當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)； 325) 判斷當(dāng)前初始浮標(biāo)的預(yù)測(cè)波門內(nèi)是否有適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)？若有，則進(jìn)入下一 步；否則，返回步驟321)檢測(cè)初始浮標(biāo)列表中下一個(gè)初始浮標(biāo)是否在當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)； 326) 選擇適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)更新當(dāng)前初始浮標(biāo)，當(dāng)前初始浮標(biāo)變成已識(shí)別浮標(biāo)，且 穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)加1 ; 327) 將已識(shí)別浮標(biāo)加入已識(shí)別浮標(biāo)列表，并將當(dāng)前初始浮標(biāo)移除初始浮標(biāo)列表，返回 步驟321)檢測(cè)初始浮標(biāo)列表中下一個(gè)初始浮標(biāo)是否在當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其特征在于：所述步驟325)中適合 的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的選取原則如下： ① 獲得各個(gè)雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的面積： 雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的面積> =0. 7乘以浮標(biāo)目標(biāo)的默認(rèn)面積，并且雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的面積〈 =1. 5乘以浮標(biāo)目標(biāo)的默認(rèn)面積，在此條件以外的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)剔除； ② 過濾面積差異過大的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)，不滿足以下公式的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)剔除： 其中，Sp為雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的表面積，Sb為當(dāng)前浮標(biāo)的表面積，R為當(dāng)前浮標(biāo)的面積連貫 性比例值； ③ 在滿足以上兩個(gè)條件的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)中，選取距離當(dāng)前浮標(biāo)距離最近的一個(gè)雷達(dá)標(biāo) 繪目標(biāo)，該雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)。
6. 如權(quán)利要求3或4或5所述的一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其特征在于：所述步驟33) 包括以下步驟： 針對(duì)已識(shí)別浮標(biāo)列表中的第一個(gè)浮標(biāo)到最后一個(gè)浮標(biāo)，依次進(jìn)行步驟331)~338)的 浮標(biāo)跟蹤處理，直到完成當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)所有已識(shí)別浮標(biāo)的跟蹤，其包括以下步驟： 331) 遍歷當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)已識(shí)別浮標(biāo)列表中各個(gè)已識(shí)別浮標(biāo)； 332) 針對(duì)當(dāng)前扇形區(qū)內(nèi)的當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)波門； 333) 判斷當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)波門內(nèi)是否有一個(gè)以上的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)？若有，則進(jìn) 入下一步；否則，直線外推當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)，且穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)減1，跟蹤失敗次數(shù)加1，進(jìn)入 步驟338); 334) 判斷當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)波門內(nèi)是否有適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)？若有，則進(jìn)入下 一步；否則，直線外推當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)，且穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)減1，跟蹤失敗次數(shù)加1，進(jìn)入步驟 338)； 335) 選擇適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)更新當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)，且穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)加1，跟蹤失敗 次數(shù)變?yōu)椹?; 336) 判斷穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)是否大于最大的穩(wěn)定識(shí)別次數(shù)？若是，則進(jìn)入下一步；否則， 返回步驟331)對(duì)下一已識(shí)別浮標(biāo)進(jìn)行跟蹤； 337) 穩(wěn)定跟蹤當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)，其狀態(tài)變?yōu)橐逊€(wěn)定跟蹤狀態(tài)，返回步驟331)對(duì)下一已 識(shí)別浮標(biāo)進(jìn)行跟蹤； 338) 判斷跟蹤失敗次數(shù)是否大于最大跟蹤失敗次數(shù)？若是，則進(jìn)入下一步，否則返回 步驟331)對(duì)下一已識(shí)別浮標(biāo)進(jìn)行跟蹤； 339) 從已識(shí)別浮標(biāo)列表中移除當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)，初始化此浮標(biāo)，并將該浮標(biāo)加入初始 浮標(biāo)列表，返回步驟331)對(duì)下一已識(shí)別浮標(biāo)進(jìn)行跟蹤。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其特征在于：所述步驟333)中的直 線外推是根據(jù)當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)上一周期的位置、航向和速度通過以下公式進(jìn)行該當(dāng)前已識(shí) 別浮標(biāo)的當(dāng)前位置的推測(cè)，且將上一周期的航向作為推算方向： Xp=WP Yp= Y Τ+ΥχΤ*Ρ 其中，Xp是當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置橫坐標(biāo)，Yp是當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置縱坐 標(biāo)，&是當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)上一周期更新的位置的橫坐標(biāo)，Y:是當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)上一周期更 新的位置的縱坐標(biāo)，Vxt是當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)上一周期的速度在X軸的分量，Y xt當(dāng)前已識(shí)別浮 標(biāo)上一周期的速度在y軸的分量，P是雷達(dá)掃描周期。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其特征在于：所述步驟336)中適合 的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)更新當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)過程如下： 將雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，并采用α、β濾波關(guān)聯(lián)適合的雷達(dá)標(biāo)繪 目標(biāo)與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)：
其中，α為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)位置值與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)預(yù)測(cè)位置值差的信任程度； β = 2χ(2-α)-4^1-α 其中，β為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)位置值與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)預(yù)測(cè)位置值差異對(duì)速度影響 的信任程度； 根據(jù)α、β濾波關(guān)聯(lián)求得當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)位置坐標(biāo)和當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)對(duì)應(yīng)的速度，根 據(jù)當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)位置坐標(biāo)和當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)對(duì)應(yīng)的速度確定軌跡目標(biāo)：
其中，Xt為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的初始位置橫坐標(biāo)，Xp為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置橫坐 標(biāo)，Xm為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的橫坐標(biāo)，Y τ為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的初始位置縱坐標(biāo)，Y ρ為當(dāng)前 已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置縱坐標(biāo)，Ym為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的縱坐標(biāo)，V xt為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo) 速度X軸分量，Vxp為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)速度X軸分量，V γτ為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)速度Y軸分 量，Vyp為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)速度Y軸分量，P為雷達(dá)掃描周期。
9. 如權(quán)利要求7所述的一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其特征在于：所述步驟336)中適合 的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)更新當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)過程如下： 將雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，并采用α、β濾波關(guān)聯(lián)適合的雷達(dá)標(biāo)繪 目標(biāo)與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)：
其中，α為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)位置值與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)預(yù)測(cè)位置值差的信任程度； β = 2 y. (2 - a) - 4-yjI ~ a 其中，β為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)位置值與當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)預(yù)測(cè)位置值差異對(duì)速度影響 的信任程度； 根據(jù)α、β濾波關(guān)聯(lián)求得當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)位置坐標(biāo)和當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)對(duì)應(yīng)的速度，根 據(jù)當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)位置坐標(biāo)和當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)對(duì)應(yīng)的速度確定軌跡目標(biāo)：
其中，Xt為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的初始位置橫坐標(biāo)，Xp為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置橫坐 標(biāo)，Xm為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的橫坐標(biāo)，Y τ為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)的初始位置縱坐標(biāo)，Y ρ為當(dāng)前 已識(shí)別浮標(biāo)的預(yù)測(cè)位置縱坐標(biāo)，Ym為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)的縱坐標(biāo)，V xt為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo) 速度X軸分量，Vxp為適合的雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)速度X軸分量，V γτ為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)速度Y軸分 量，Vyp為當(dāng)前已識(shí)別浮標(biāo)雷達(dá)標(biāo)繪目標(biāo)速度Y軸分量，P為雷達(dá)掃描周期。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤方法，其包括以下步驟：1)獲取浮標(biāo)的位置點(diǎn)及變化半徑；其中，位置點(diǎn)是浮標(biāo)的地理位置，變化半徑是跟蹤浮標(biāo)所用的預(yù)測(cè)波門的半徑；2)初始化獲取的浮標(biāo)得到初始浮標(biāo)，并將初始浮標(biāo)加入初始浮標(biāo)列表；3)將雷達(dá)圖像分成若干個(gè)扇形，任意選定一個(gè)扇形區(qū)進(jìn)行該扇形區(qū)內(nèi)的初始浮標(biāo)識(shí)別，完成該扇形區(qū)內(nèi)的初始浮標(biāo)識(shí)別后的浮標(biāo)變成已識(shí)別浮標(biāo)；針對(duì)該扇形區(qū)內(nèi)的已識(shí)別浮標(biāo)進(jìn)行跟蹤，完成該扇形區(qū)的浮標(biāo)識(shí)別與跟蹤處理后，進(jìn)行下一個(gè)相鄰扇形區(qū)內(nèi)浮標(biāo)的識(shí)別與跟蹤，直到完成整個(gè)雷達(dá)圖像內(nèi)浮標(biāo)的識(shí)別與跟蹤。本發(fā)明可以廣泛用于雷達(dá)軌跡目標(biāo)識(shí)別與跟蹤領(lǐng)域。
【IPC分類】G01S13-66
【公開號(hào)】CN104635227
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510093876
【發(fā)明人】龐福文, 付震, 蔣劍平, 陳文彬, 朱凌
【申請(qǐng)人】大連海大船舶導(dǎo)航國家工程研究中心有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年3月2日