面向海用雷達(dá)標(biāo)校的測(cè)量值與ais真值點(diǎn)對(duì)構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及海用雷達(dá)誤差標(biāo)校領(lǐng)域中的測(cè)量值與AIS真值點(diǎn)對(duì)構(gòu)建研究方向，是 利用岸臺(tái)AIS設(shè)備接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為目標(biāo)真值，開(kāi)展海用雷達(dá)誤差標(biāo)校的數(shù)據(jù)預(yù)處理階 段，為后續(xù)進(jìn)行海用雷達(dá)誤差分析提供數(shù)據(jù)支持，適用于岸基與艦載平臺(tái)條件下的導(dǎo)航、搜 索、警戒、目標(biāo)指示等海面目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)的誤差標(biāo)校。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] AIS，即自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，是為了協(xié)助船舶交通管理系統(tǒng)而使用的一種通信應(yīng)答設(shè) 備，集成了 GPS定位信息、甚高頻通信機(jī)、顯示器等多設(shè)備于一體，作為一種船舶自動(dòng)報(bào)位 通信設(shè)施，能夠采用自組織時(shí)分多址接入方式自動(dòng)廣播和接收船舶動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和與航行相 關(guān)的數(shù)據(jù)。由于AIS的信息豐富、具有GPS的定位精度以及全天候工作等特點(diǎn)，在航海領(lǐng) 域獲得了廣泛的應(yīng)用。國(guó)際海事組織強(qiáng)制要求2000年7月以后建造的船舶必須安裝AIS 應(yīng)答器。隨著AIS的廣泛應(yīng)用，有研究者提出利用岸臺(tái)AIS設(shè)備接收并解析出的海上船舶 GPS定位數(shù)據(jù)，作為海用雷達(dá)標(biāo)校時(shí)的真值位置，并直接將利用AIS的雷達(dá)標(biāo)校方法認(rèn)定為 是一種GPS標(biāo)校方法。在從海上選擇雷達(dá)標(biāo)校用的船舶目標(biāo)時(shí)，一般需要人工篩選，且需要 操作人員具備一定的經(jīng)驗(yàn)。AIS威力范圍一般比雷達(dá)廣，且盲區(qū)小、不易受干擾，應(yīng)發(fā)揮其優(yōu) 勢(shì)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行篩選，但是，如果雷達(dá)不能對(duì)目標(biāo)形成有效探測(cè)，僅有AIS數(shù)據(jù)的目標(biāo)是 無(wú)效的，因此，進(jìn)行AIS和雷達(dá)自動(dòng)化地交替進(jìn)行標(biāo)校目標(biāo)篩選具有一定的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有利用 AIS對(duì)雷達(dá)進(jìn)行標(biāo)校的方法，在空間變換時(shí)一般只使用一種方法，但是雷達(dá)對(duì)目標(biāo)距離和方 位的測(cè)量是相互獨(dú)立的，可以分開(kāi)解算。目前，未見(jiàn)面向海用雷達(dá)標(biāo)校的測(cè)量值與AIS真值 點(diǎn)對(duì)構(gòu)建方法的研究報(bào)道。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 1.要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種可以應(yīng)用于海用雷達(dá)標(biāo)校的測(cè)量值與AIS真值點(diǎn)對(duì) 構(gòu)建的方法，利用AIS目標(biāo)和雷達(dá)目標(biāo)交替進(jìn)行目標(biāo)篩選，完成雷達(dá)和AIS目標(biāo)配對(duì)，在此 基礎(chǔ)上，基于海用雷達(dá)距離測(cè)量和方位測(cè)量相互獨(dú)立的特點(diǎn)，分別計(jì)算目標(biāo)距離和目標(biāo)方 位，完成配對(duì)目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)的空間變換，并利用AIS數(shù)據(jù)率高于雷達(dá)數(shù)據(jù)率的特點(diǎn)，對(duì)AIS 航跡數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值，完成時(shí)間對(duì)齊，形成有效目標(biāo)點(diǎn)對(duì)，為后續(xù)實(shí)施誤差分析提供數(shù)據(jù) 支持。
[0005] 2.技術(shù)方案
[0006] 本發(fā)明所述的面向海用雷達(dá)標(biāo)校的測(cè)量值與AIS真值點(diǎn)對(duì)構(gòu)建方法，包括以下步 驟：
[0007] (1)利用統(tǒng)一的授時(shí)設(shè)備對(duì)海用雷達(dá)和AIS設(shè)備進(jìn)行授時(shí)，確保設(shè)備的時(shí)間一致， 接收AIS消息時(shí)，通過(guò)消息識(shí)別碼、轉(zhuǎn)發(fā)指示符、船位精確度和電子定位裝置類型四個(gè)指示 位對(duì)AIS消息進(jìn)行過(guò)濾；
[0008] ⑵解析接收到的AIS船位報(bào)告消息，并根據(jù)雷達(dá)天線GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行空間坐標(biāo)變 換，換算成極坐標(biāo)形式的目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)，設(shè)置初始區(qū)域門限，利用該門限對(duì)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行篩 選，保留滿足區(qū)域門限條件的雷達(dá)目標(biāo)，并與AIS目標(biāo)進(jìn)行配對(duì)，若單個(gè)雷達(dá)目標(biāo)的區(qū)域門 限中存在多個(gè)AIS目標(biāo)，則按照步進(jìn)方法逐漸減小門限大小，直到所有雷達(dá)目標(biāo)與AIS目標(biāo) --對(duì)應(yīng)；
[0009] (3)同時(shí)記錄目標(biāo)對(duì)的雷達(dá)和AIS數(shù)據(jù)，其中雷達(dá)數(shù)據(jù)記錄目標(biāo)批號(hào)、距離、方位、 時(shí)間，AIS數(shù)據(jù)記錄用戶識(shí)別號(hào)、經(jīng)度、煒度、時(shí)間，對(duì)記錄的AIS數(shù)據(jù)根據(jù)雷達(dá)天線GPS數(shù) 據(jù)進(jìn)行空間坐標(biāo)變換，解算后的數(shù)據(jù)包含用戶識(shí)別號(hào)、距離、方位、時(shí)間，取目標(biāo)雷達(dá)航跡時(shí) 刻前后緊鄰兩個(gè)時(shí)刻的AIS航跡，通過(guò)線性插值的方法，計(jì)算雷達(dá)航跡時(shí)刻的AIS航跡，完 成目標(biāo)對(duì)的時(shí)間對(duì)齊，形成雷達(dá)測(cè)量值與AIS真值點(diǎn)對(duì)。
[0010] 3.有益效果
[0011] 本發(fā)明相比【背景技術(shù)】具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0012] (1)該方法利用AIS和雷達(dá)交替進(jìn)行目標(biāo)篩選，在保證有效目標(biāo)數(shù)量的同時(shí)，能有 效減少無(wú)關(guān)目標(biāo)的數(shù)量；
[0013] (2)該方法保留雷達(dá)的原始測(cè)量結(jié)果，對(duì)精度較高的AIS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行空間變換， 分別用UTM投影計(jì)算目標(biāo)距離，墨卡托投影計(jì)算目標(biāo)方位，減小了空間變換過(guò)程中帶來(lái)的 誤差；
[0014] (3)該方法對(duì)數(shù)據(jù)率較高的AIS航跡數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，減少了插值帶來(lái)的誤差。 四、
【附圖說(shuō)明】
[0015] 說(shuō)明書(shū)附圖是本發(fā)明的實(shí)施流程圖。 五、
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。參照說(shuō)明書(shū)附圖，本發(fā)明的具體 實(shí)施方式分以下幾個(gè)步驟：
[0017] (1)利用統(tǒng)一的授時(shí)設(shè)備對(duì)海用雷達(dá)和AIS設(shè)備進(jìn)行授時(shí)，確保設(shè)備的時(shí)間一致；
[0018] (2)數(shù)據(jù)1為海用雷達(dá)輸出的目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)2為AIS接收設(shè)備輸出的AIS消 息，且對(duì)AIS消息完成了初步篩選，只接收消息識(shí)別碼為1的消息，只接收轉(zhuǎn)發(fā)指示符為0 的消息，只接收船位精確度為1的消息，只接收電子定位裝置類型為1的目標(biāo)的消息，只接 收電子定位裝置類型為1的目標(biāo)的消息，形成AIS目標(biāo)集合A ;
[0019] (3)流程3在WGS84坐標(biāo)系下，利用雷達(dá)天線架設(shè)位置的GPS定位數(shù)據(jù)和目標(biāo)AIS 消息中結(jié)算出的定位數(shù)據(jù)，使用UTM投影計(jì)算目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的距離，使用墨卡托投影計(jì)算 目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的方位，完成AIS目標(biāo)的空間變換；
[0020] (4)流程4利用流程3提供的AIS目標(biāo)集合A，對(duì)Vaed，有a = {mmsia，P a， 0a}，其中mmsia表示目標(biāo)用戶識(shí)別號(hào)，p a表示目標(biāo)距離，Θ a表示目標(biāo)方位，設(shè)Δ p為雷 達(dá)距離精度，A Θ為雷達(dá)方位精度，則以[pa-l0A ρ，pa+l0A ρ]為距離篩選區(qū)間，以 [θ3-10Δ θ，θ3+10Δ Θ]為方位篩選區(qū)間，同時(shí)滿足篩選區(qū)間的雷達(dá)目標(biāo)加入雷達(dá)目標(biāo)集 合Β，對(duì)有b = {idb，P b，Θ J，其中idb表示目標(biāo)用戶識(shí)別號(hào)，ρ b表示目標(biāo)距離，Θ b表不目標(biāo)方位，以[Ρ「10Δ p，pb+l0A p]為距尚篩選區(qū)間，以[0b_l0A Θ，0b+l0A Θ] 為方位篩選區(qū)間，對(duì)AIS進(jìn)行反饋篩選，同時(shí)滿足篩選區(qū)間的AIS目標(biāo)加入b的配對(duì)目標(biāo)集 合Cb;
[0021] (5)判定器5對(duì)VAe5,其配對(duì)目標(biāo)集合Cb的元素個(gè)數(shù)進(jìn)行判定，若對(duì)其 配對(duì)目標(biāo)集合Cb有且只有一個(gè)元素，則完成配對(duì)，進(jìn)入流程7,否則進(jìn)入流程6 ;
[0022] (6)流程6分別以Δ p和Δ Θ為步進(jìn)長(zhǎng)度，減小b的篩選區(qū)間繼續(xù)進(jìn)行篩選，直 到滿足判定器5的判定條件；若某次篩選時(shí)集合Cb為空，則將b從B中剔除；
[0023] (7)流程7同時(shí)對(duì)完成配對(duì)的雷達(dá)目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)和AIS目標(biāo)航跡進(jìn)行同步記錄；
[0024]