ISAR与AIS航迹融合及基于ISAR图像的船目标长度估计方法研究

发布时间：2017-10-24 11:15

  本文关键词：ISAR与AIS航迹融合及基于ISAR图像的船目标长度估计方法研究

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【摘要】：逆合成孔径雷达(ISAR)作为高分辨成像雷达,不仅能提供目标的方位、距离信息,而且能获得目标的高分辨距离像(HRRP)以及二维像,其中都包含了目标的长度信息,极大地丰富了对目标信息的获取,可以用来辅助海上船舶的安全航行;船舶自动识别系统(AIS)作为一种新型的船舶辅助航行系统,能提供船舶的位置、海上船舶识别码、船舶长度、吃水深度等信息,对于海上船舶的安全航行起到了很大作用。然而,这两种辅助航行手段都有一定缺陷,因此将两种辅助航行方式的信息进行融合,能更好得帮助海上船舶安全航行。本文主要研究内容有三个:一是ISAR和AIS的航迹融合;二是基于ISAR一维距离像和二维像的目标船长估计,并将得出的结果与已关联AIS中的船长信息进行融合,给出一个定性的船舶类型的判定;三是对上述两种算法用C++语言实现工程化,应用到实际系统中。首先,本文介绍了AIS系统的工作原理、ISAR对于船舶目标的转台成像原理及距离-多普勒(RD)成像算法以及ISAR像去噪等相关知识。分析了AIS以及ISAR在辅助航行中各自的优点和缺点,ISAR对船舶目标成像过程中图像噪声的产生原因以及抑制方法。其次,本文提出了一种ISAR和AIS的航迹融合的算法。包括航迹数据的坐标转换、时间统一、关联判定,关联信息融合,并用仿真数据和实测数据在Matlab和VS2005平台进行了验证,分析融合结果。再次,本文分别研究了基于ISAR一维距离像和二维像的目标船长估计的算法,包括图像的预处理,长度信息提取算法以及结果的融合准则,并用仿真数据和实测数据进行了验证,分析结果误差。最后,本文用C++语言在VS2005平台上对上述算法进行实现,应用到实际系统中,并对软件的工程化进行了介绍,包括设计概要、软件模块说明、测试细则等。
【关键词】：ISAR AIS 航迹融合 HRRP ISAR二维像 船长估计
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究状况11-14
• 1.2.1 AIS与雷达信息融合研究现状11-12
• 1.2.2 ISAR船舶目标成像以及目标长度提取研究现状12-14
• 1.3 主要内容14-16
• 第2章 AIS系统和ISAR舰船目标成像介绍16-34
• 2.1 引言16
• 2.2 AIS系统介绍16-18
• 2.3 ISAR成像原理及算法18-21
• 2.3.1 ISAR的转台成像原理18-20
• 2.3.2 距离-多普勒算法20-21
• 2.4 舰船目标模型及成像21-26
• 2.4.1 舰船散射点几何模型21
• 2.4.2 舰船的运动方程21-24
• 2.4.3 仿真结果24-26
• 2.5 海杂波对ISAR成像的影响及其抑制方法26-32
• 2.5.1 海杂波统计模型26-27
• 2.5.2 海杂波对ISAR成像效果的影响27-29
• 2.5.3 海杂波的抑制29-32
• 2.6 ISAR像条纹噪声产生原因以及消除32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第3章 ISAR与AIS航迹融合34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 多传感器数据融合简介34
• 3.3 航迹数据的预处理34-38
• 3.3.1 坐标转换35-37
• 3.3.2 数据粗筛选37
• 3.3.3 时间配准37-38
• 3.4 航迹关联判定38-40
• 3.4.1 航迹粗关联判定38-39
• 3.4.2 航迹细关联判定39-40
• 3.5 航迹融合40
• 3.6 仿真验证40-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 基于ISAR图像信息的船长估计44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 基于一维距离像的目标船长估计44-49
• 4.2.1 归一化阈值法估计目标径向投影长度45-46
• 4.2.2 目标真实长度估计46
• 4.2.3 仿真验证46-49
• 4.3 基于ISAR二维像的船长估计49-54
• 4.3.1 图像预处理49-50
• 4.3.2 确定船体中心线50-51
• 4.3.3 目标船长提取51-54
• 4.4 船长估计结果的融合54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 算法的软件实现56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 MFC简介56-57
• 5.3 软件设计说明57-64
• 5.3.1 功能概述57-58
• 5.3.2 设计方案58
• 5.3.3 设计方案实现58-64
• 5.4 软件可靠性和软件测试64-66
• 5.4.1 软件可靠性64-65
• 5.4.2 软件测试65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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中国硕士学位论文全文数据库 前4条

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本文编号：1088495