高频地波雷达目标检测与跟踪一体化探测方法研究

发布时间：2017-04-12 02:00

  本文关键词：高频地波雷达目标检测与跟踪一体化探测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高频地波雷达具有探测距离远、实时性强以及可全天候持续工作等优点,在我国200海里专属经济区内的船只目标探测方面发挥着重要的作用。传统的高频地波雷达目标探测方法为先检测后跟踪,即对雷达回波信号进行恒虚警率(Constant False-Alarm Rate, CFAR)检测,得到目标点迹,然后再进行目标航迹跟踪。但是,CFAR检测容易产生虚警或造成微弱目标漏检,基于点迹的航迹跟踪又存在着前后时刻的点迹关联困难等问题。检测前跟踪作为一种新型的目标探测方法,其对单帧回波数据不进行目标检测,而是将多帧数据积累,并利用目标径向速度和距离在帧间的关联性进行目标航迹跟踪,在得到目标航迹的同时完成目标的检测,从而实现了目标的检测与跟踪一体化探测。本文重点研究了基于动态规划的高频地波雷达目标检测前跟踪算法,并进行了验证,主要研究工作包括：1.提出了一种改进的基于动态规划的高频地波雷达目标检测前跟踪探测方法。本文针对常规的基于动态规划的检测前跟踪方法存在的计算量大、门限设置困难和航迹汇合等问题,提出了一种改进的方法。该方法通过引入CFAR预处理,减少了计算量,同时也避免了门限判决问题;采用正反向联合搜索方式优化基本的检测前跟踪算法流程,并利用正反向航迹关联处理方法解决了航迹汇合问题。基于实测高频地波雷达数据的验证结果表明,该方法能够有效解决常规方法存在的上述问题。同时,其航迹跟踪的连续性也明显优于传统的先检测后跟踪的方法。2.研究了基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据的高频地波雷达航迹跟踪效果验证方法。针对传统的线性插值在同一船只相邻两条AIS信息时间间隔过长时误差较大的问题,本文提出了一种适用于地波雷达航迹跟踪效果验证的改进的AIS航迹插值方法。该方法综合考虑了目标的航速、航向等动态信息,通过对插值时间段内的船只位置进行预测,形成运动船只在该时间段内的插值航迹。实测AIS数据验证结果表明,相比线性插值,该方法的航迹插值结果更接近船只在插值时间段内的实际航行轨迹。3.利用合作船只目标探测实验对改进的地波雷达目标检测前跟踪方法的航迹跟踪性能进行了验证。比对与分析结果表明,’本文所提出的改进的基于动态规划的检测前跟踪方法所得到的合作目标航迹与其AIS航迹比较接近,且航迹中的径向速度和距离参数的测量误差较小。
【关键词】：高频地波雷达 检测与跟踪一体化 检测前跟踪 船只目标 动态规划
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN953
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 高频地波雷达目标检测前跟踪技术研究背景10-11
• 1.2 检测前跟踪方法国内外研究进展11-15
• 1.2.1 基于动态规划法的检测前跟踪方法11-13
• 1.2.2 基于粒子滤波法的检测前跟踪方法13-15
• 1.3 论文思路及篇章结构15-16
• 2 基于动态规划的高频地波雷达检测前跟踪算法16-27
• 2.1 动态规划的一般理论16-19
• 2.1.1 动态规划法的基本原理16-17
• 2.1.2 动态规划法的基本术语17-18
• 2.1.3 动态规划法的基本方程18-19
• 2.2 基于动态规划的检测前跟踪算法数学描述19-20
• 2.2.1 DP-TBD方法的基本递推关系式19
• 2.2.2 DP-TBD方法的状态转移原理19-20
• 2.3 用于高频地波雷达船只目标探测的动态规划算法20-26
• 2.3.1 基本思路20-22
• 2.3.2 模型建立22-23
• 2.3.3 方法步骤23-25
• 2.3.4 方法评价25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 改进的基于DP-TBD的高频地波雷达目标探测方法27-39
• 3.1 方法原理及处理流程27-28
• 3.2 数据预处理28-29
• 3.2.1 杂波抑制28
• 3.2.2 低门限CFAR预处理28-29
• 3.3 正反向航迹联合搜索与关联处理29-33
• 3.3.1 正反向航迹联合搜索30-31
• 3.3.2 航迹起始和终结31-32
• 3.3.3 正反向航迹关联处理32-33
• 3.4 实测地波雷达数据处理与验证33-38
• 3.4.1 正反向联合搜索方法有效性验证33-37
• 3.4.2 与传统先检测后跟踪探测方法的比较37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 基于AIS的高频地波雷达航迹跟踪效果验证方法39-49
• 4.1 AIS航迹同步插值方法39-44
• 4.1.1 线性插值方法及其缺陷39-40
• 4.1.2 考虑船只航速航向的AIS航迹插值方法40-42
• 4.1.3 实测AIS数据处理与验证42-44
• 4.2 高频地波雷达航迹跟踪效果验证方法44-48
• 4.2.1 地波雷达航迹参数计算方法45-46
• 4.2.2 AIS航迹参数计算方法46-47
• 4.2.3 地波雷达和AIS航迹结果比对与分析方法47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 合作船只目标探测实验与方法验证49-56
• 5.1 实验方案与实测数据49-52
• 5.1.1 实验方案49-51
• 5.1.2 实测数据获取情况51-52
• 5.2 实验数据处理结果与方法验证52-55
• 5.3 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 个人简历62-63
• 发表的学术论文63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周涛;孔庆国;钱一婧;施春荣;;高频地波雷达技术及其发展趋势[J];雷达与对抗;2008年04期

2 杨跃萍;杨波;付佳;;企研携手,成功抢占高端电子科技先机 新型高频地波雷达诞生始末[J];中国军转民;2009年05期

3 叶春明;卢雁;;高频地波雷达发展动向与分析[J];舰船电子工程;2010年01期

4 吴世才,杨子杰,文必洋,石振华,田建生,高火涛,吴雄斌;高频地波雷达的东海试验[J];武汉大学学报(理学版);2001年01期

5 吴世才,杨子杰,文必洋,石振华,田建生;高频地波雷达信号波形分析[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期

6 吴雄斌,文必洋,吴世才,高火涛,陈化;宽波束高频地波雷达海面回波谱的数值模拟[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期

7 高火涛,柯亨玉,杨子杰,吴世才,候杰昌;高效紧凑的高频地波雷达天线阵列设计[J];电子学报;2002年06期

8 何亮;陈泽宗;柯亨玉;;多通道高频地波雷达接收机系统的总线选择[J];电子测量与仪器学报;2005年03期

9 郭汝江,袁业术,权太范;高频地波雷达飞行小目标跟踪方法研究[J];电子学报;2005年09期

10 毛兴鹏,戴伏生,于长军;高频地波雷达电台干扰的抑制[J];系统工程与电子技术;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 安同一;厉伟;宋海平;;高频地波雷达测量近海海况[A];1993年全国微波会议论文集（下册）[C];1993年

2 桂任舟;杨子杰;吴雄斌;;基于虚拟仪器技术的高频地波雷达系统的实现[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会测控技术与节能环保学术会议论文集[C];2005年

3 吉会峰;张春琳;刘吉堂;;苏北海域高频地波雷达海流探测误差分析[A];中国海洋学会2013年学术年会第14分会场海洋装备与海洋开发保障技术发展研讨会论文集[C];2013年

4 陈聪;柯亨玉;龚子平;;小型宽带高频地波雷达发射天线设计[A];2009年全国天线年会论文集（上）[C];2009年

5 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷）[C];2010年

6 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

7 曾美艳;李扬;张宁;李木飞;;基于动态编程的高频地波雷达检测性能分析[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（上册）[C];2007年

8 熊毅;徐正;王静;程明虎;;数字下变频技术在高频地波雷达中的应用研究[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 记者 袁雪梅　实习生 刘白柳 通讯员 彭昌清;高频地波雷达项目签约宜昌[N];三峡日报;2008年

2 李旭晔 汪立宜;助力国产高频地波雷达发展[N];中国海洋报;2013年

3 通讯员 章徼　记者 叶晨阳;全省首个高频地波雷达落户温岭[N];台州日报;2011年

4 ;我国高频地波雷达浮出水面[N];北京科技报;2001年

5 本报记者 刘志伟;为广袤的海疆装上千里眼[N];科技日报;2005年

6 龚向前;高频地波雷达研制成功[N];中国测绘报;2001年

7 记者 小明 通讯员 徐宁 张凯;我国海洋监测技术增添宜昌元素[N];湖北日报;2012年

8 龚向前 刘志伟;武汉大学研制出高频地波雷达[N];科技日报;2001年

9 张建良;七二四所研制出新一代数字化雷达[N];中国船舶报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李伦;高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D];武汉大学;2013年

2 徐兴安;浮标式高频地波雷达若干信号处理问题研究[D];武汉大学;2014年

3 赵晨;变频高频地波雷达海态反演技术的研究与应用[D];武汉大学;2012年

4 朱大勇;高频地波雷达在近海区域的应用研究[D];厦门大学;2008年

5 黄晓静;多频高频地波雷达目标检测与跟踪技术研究[D];武汉大学;2010年

6 杨俊;高频地波雷达干扰抑制方法研究[D];武汉大学;2004年

7 刘斌;分布式高频地波雷达阵列误差有源校准[D];武汉大学;2012年

8 何缓;双基地高频地波雷达海洋环境监测若干问题研究[D];武汉大学;2012年

9 龙超;高频地波雷达阵列优化与校正算法研究[D];武汉大学;2012年

10 赵孔瑞;双基地高频地波雷达飞行目标高度估计研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵彩凤;高频地波雷达海上目标航迹探测算法研究[D];内蒙古大学;2015年

2 张润彬;高频地波雷达复杂背景杂波信息提取[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 李发宗;基于极化信息的高频地波雷达目标检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 莫期坚;高频地波雷达方位超分辨算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 褚晓慧;岛基高频地波雷达天线研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 赵慧俊;高频地波雷达舰船目标检测研究[D];南京航空航天大学;2014年

7 刘玉鑫;高频地波雷达海面风场反演研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 曹红燕;基于雷达遥感的北部湾海洋特性提取与分析[D];广西师范大学;2015年

9 张晓莹;高频地波雷达目标航迹跟踪滤波算法应用研究[D];中国石油大学(华东);2014年

10 王超;高频地波雷达目标检测与跟踪一体化探测方法研究[D];中国海洋大学;2015年

  本文关键词：高频地波雷达目标检测与跟踪一体化探测方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：300428