多频高频地波雷达目标数据融合与跟踪
【图文】：
加权融合，最后基于ＵＫＦ处理非线性条件下的跟踪滤波减小定位误差．３．１数据融合结果由于检测中设置了较高的门限和较小的关联门限，只有３２５条船被１６．８ＭＨｚ和１９．１ＭＨｚ这两个频率同时探测到，而ＡＩＳ显示有６０４条船只在观测时间进入雷达照射区．选择了９条在线时长超过１００ｍｉｎ的船只数据来评估融合结果．朱家尖站在１６．８ＭＨｚ和１９．１ＭＨｚ的单频检测关联结果由蓝色和红色的直方图表示，而融合结果由绿色直方图表示．在线时长如图２所示（ｎ为船只序号，ｔ为目标在线时长），可见船只的在线时长有一定程度上的提高，表明两个频率同时工作能够提高检测能力和数据获取率．多频工作可以提高对于船只目标的检测能力．通过多频融合，融合结果的定位误差（如图３中１，２，４，８号船，ｓ为定位误差）相比单频时有所减小．但部分船只（如３，５，６号船）定位精度不及精度最高的频段．这种情况难以杜绝，原因在于目标数据变化情况较为复杂，实验处理时线性加权权值为常数，难以适用于所有目标．后续须要研究自适应加权融合方式．通过多频融合增加了跟踪船只的在线时间，但航迹分裂数目（见图４，Ｎ为航迹分裂数）也有一定程度增加．这是由于两个频率虽然都各自检测跟踪到了同一目标，但时间区间异步且没有重叠，从而使这些目标的子轨迹数量增加，即航迹分裂数量增加．航迹分裂数目增加这一结果正好说明了多频的检测结果恰好互为补充，单频漏检的图２目标在线时长图３定位误差情况通过多频得到了改善，单个频率的跟踪盲区可以由其他频率来进行补充．图
图５最大探测距离３．２跟踪滤波结果从图１中可以看到朱家尖站雷达视场内有大量的船只目标（实线为ＡＩＳ轨迹）出现．在进行目标检测跟踪处理之前，首先需要进行射频干扰抑制［１３］等处理以减少虚警．大型船只在不太长的时间内多沿航道匀速运动，运动状态变化不大，跟踪时选择匀速运动模型即可，更复杂的机动模型可参见文献［１４］．对检测结果中某一货船（船号：４１２３７４５５０，长度９１ｍ，宽度１４ｍ）进行多频数据关联及跟踪处理后结果如图６所示．跟踪算法表现出较高的稳健性．相比单频数据，融合后跟踪滤波的数据具有更小的定位误差．从距离（图７，ｔ为时间）和角度（图８，θ为角度）等误差较大的维度输出结果可以看到：对于离散型距离测量方式，经过跟踪滤波变得平滑，角度估计中的方差也减小了，说明了融合与跟踪滤波的必要性．图６目标跟踪轨迹本文对多频雷达目标数据融合与跟踪进行了详细介绍，，建立了从目标检测、参数估计到数据融合与跟踪的整套处理方案．基于文中提出的性能评价体系对多条船只跟踪处理结果进行了分析．图７跟踪滤波输出（距离）与单频检测结果图８跟踪滤波输出（角度）与单频检测结果实测数据表明通过多频融合可以提高目标检测概率，增加目标在线时长并减小定位误差．通过无味卡尔曼滤波可以进一步减小目标跟踪定位误差，提高跟踪稳健性．参考文献［１］ＨａｒｌａｎＪ，ＴｅｒｒｉｌｌＥ，ＨａｚａｒｄＬ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｃｅａｎｏｂｓｅｒｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｄａｒｎｅｔ－ｗｏｒｋ：ｓｔａｔ
【作者单位】： 武汉大学电子信息学院;武汉大学地球空间信息技术协同创新中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41376182,41506201) 海洋公益性行业科研专项重大资助项目(201205032) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2015212020204) 湖北省科技支撑计划资助项目(2014BEC057)
【分类号】：TN957.52
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