一种雷达与AIS航迹关联算法的研究
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》范文
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》篇一高频地波雷达与S点迹融合算法研究一、引言在现代海上交通管理和安全领域，雷达技术以其非接触式探测和高实时性的优势扮演着至关重要的角色。
高频地波雷达作为一种广泛应用的雷达类型，对海洋环境中的动态目标和信息捕捉具有重要的实用价值。
此外，船舶自动识别系统（S）作为一种重要的信息通信手段，为船舶提供位置、速度等关键信息。
为了更有效地利用这些信息，高频地波雷达与S点迹融合算法的研究显得尤为重要。
本文将详细探讨高频地波雷达与S点迹融合算法的原理、方法及其应用。
二、高频地波雷达技术概述高频地波雷达是一种利用高频电磁波在地表传播的雷达系统，其探测范围广、抗干扰能力强，适用于海上交通管理、海洋环境监测等领域。
地波雷达的原理是利用地面作为反射面，接收来自目标物体的回波信号，从而获取目标的位置、速度等信息。
三、S系统及点迹数据特点S系统是一种基于卫星定位和数字通信技术的船舶自动识别系统，可以实时提供船舶的位置、速度、航向等关键信息。
S点迹数据具有实时性高、准确性强的特点，但受限于卫星信号的覆盖范围和船舶设备的安装情况。
四、高频地波雷达与S点迹融合算法为了充分利用高频地波雷达和S系统的优势，实现两者的数据融合具有重要的现实意义。
点迹融合算法是实现在同一坐标系下对两种不同来源的数据进行融合的关键技术。
本文将介绍一种基于卡尔曼滤波的点迹融合算法。
卡尔曼滤波是一种高效的递归滤波器，适用于处理具有噪声的数据。
在点迹融合中，卡尔曼滤波可以通过预测和更新步骤对地波雷达的原始数据进行处理，并根据S点迹数据进行调整，从而得到更准确的融合结果。
该算法可以有效地解决数据间存在的噪声和干扰问题，提高数据处理的精度和稳定性。
五、实验与结果分析为了验证高频地波雷达与S点迹融合算法的有效性，我们进行了多组实验。
实验结果表明，通过采用卡尔曼滤波等点迹融合算法，可以显著提高数据的准确性和可靠性。
在复杂多变的海洋环境中，融合后的数据能够更准确地反映目标的位置和速度信息，为海上交通管理和安全提供了有力支持。
《高频低波雷达与AIS航迹跟踪算法研究》范文
《高频低波雷达与AIS航迹跟踪算法研究》篇一高频低波雷达与S航迹跟踪算法研究一、引言随着现代航海技术的不断发展，船舶的航行安全与效率日益受到关注。
高频低波雷达与S（Automatic Identification System，自动识别系统）技术的结合应用，在航迹跟踪与船舶监控方面具有重要价值。
本文旨在探讨高频低波雷达的工作原理及其与S航迹跟踪算法的结合应用，以促进其在航海安全领域的进一步发展。
二、高频低波雷达概述1. 定义及特点高频低波雷达（High Frequency Low Wave Radar）是一种用于探测船舶、陆地目标及天气现象的无线电导航系统。
其工作频率较低，波长较长，具有探测距离远、抗干扰能力强等特点。
2. 工作原理高频低波雷达通过发射电磁波并接收其反射信号，根据信号的传播时间、方向和强度等信息，实现对目标的探测与定位。
其工作原理主要涉及信号发射、信号传播、信号接收与处理等环节。
三、S航迹跟踪算法1. S系统简介S是一种用于船舶自动识别与信息共享的系统，能够实时传输船舶的航行信息，包括船舶身份、航向、航速等。
这些信息对于船舶航迹跟踪与监控具有重要意义。
2. 航迹跟踪算法S航迹跟踪算法主要基于接收到的S信息进行船舶航迹的实时跟踪与预测。
算法包括数据预处理、航迹关联、航迹预测等环节。
通过分析连续的S数据，算法能够实现对船舶的连续跟踪与轨迹预测。
四、高频低波雷达与S的结合应用1. 数据融合将高频低波雷达数据与S数据进行融合，可以提高船舶探测与航迹跟踪的准确性与可靠性。
通过将两种数据源进行互补与校正，可以实现对船舶的全方位监测与跟踪。
2. 算法优化结合高频低波雷达的探测数据与S的航行信息，可以对S航迹跟踪算法进行优化与改进。
通过分析雷达数据中船舶的运动特性，可以提高航迹预测的准确性与实时性。
同时，结合雷达数据可以弥补S在恶劣天气或特殊环境下的信息缺失问题。
五、实验与分析为验证高频低波雷达与S结合应用的性能，本文进行了相关实验与分析。
《高频地波雷达与AIS船只目标航迹关联方法研究》范文
《高频地波雷达与AIS船只目标航迹关联方法研究》篇一高频地波雷达与S船只目标航迹关联方法研究一、引言随着海洋经济的快速发展和全球航运的日益繁忙，船舶交通管理成为了保障海上安全的重要环节。
高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar，简称HFSWR）作为船舶交通监控的重要手段之一，具有探测范围广、目标稳定等优点。
然而，如何有效地将高频地波雷达探测到的船只目标与自动识别系统（Automatic Identification System，简称S）数据进行航迹关联，提高船舶交通管理的准确性和效率，成为了当前研究的热点问题。
本文将就高频地波雷达与S船只目标航迹关联方法进行深入研究。
二、高频地波雷达与S系统概述高频地波雷达是一种利用地面反射的高频电磁波进行海洋表面探测的雷达系统。
其具有全天候、全天时的工作能力，能够有效地探测到海面上的船只目标。
而S系统则是一种通过船载设备自动向岸基或卫星发送船舶身份、航向、航速等信息的系统。
这两种系统在船舶交通管理中各自发挥着重要作用。
三、航迹关联的重要性航迹关联是指将高频地波雷达探测到的船只目标与S数据进行匹配和关联的过程。
通过对航迹的关联，可以有效地提高船舶交通管理的准确性和效率，减少误报和漏报的概率，从而保障海上交通安全。
此外，航迹关联还能够为船舶交通流量统计、船舶航线规划、海事应急响应等提供重要依据。
四、航迹关联方法研究（一）基于时空特性的航迹关联方法基于时空特性的航迹关联方法是通过比较高频地波雷达与S 系统在时间和空间上的信息，进行航迹的匹配和关联。
具体而言，可以通过比较两者的时间戳、位置信息、航向、航速等参数，进行初步的航迹匹配。
然后，根据匹配结果，进行进一步的滤波和优化，以提高关联的准确性。
（二）基于数据融合的航迹关联方法基于数据融合的航迹关联方法是通过将高频地波雷达与S系统的数据进行融合，提取出共同的船只目标信息，进行航迹的关联。
《高频低波雷达与AIS航迹跟踪算法研究》范文
《高频低波雷达与AIS航迹跟踪算法研究》篇一高频低波雷达与S航迹跟踪算法研究一、引言随着现代航海技术的不断发展，船舶的航行安全与效率问题日益受到关注。
高频低波雷达（High Frequency Low Wave Radar）和S（Automatic Identification System）航迹跟踪算法作为现代航海技术的重要组成部分，对于提高船舶航行安全、优化航行效率以及支持海上交通管理具有重要意义。
本文将就高频低波雷达与S航迹跟踪算法进行深入研究，探讨其原理、应用及优化方向。
二、高频低波雷达技术1. 原理与特点高频低波雷达技术是一种利用高频电磁波进行探测的雷达技术。
其工作原理是通过发射高频电磁波，接收反射回来的信号，从而获取目标物体的信息。
该技术具有探测距离远、抗干扰能力强、目标识别精度高等特点，适用于海上船舶、海洋环境监测等领域。
2. 应用领域高频低波雷达技术在航海领域的应用主要体现在船舶避碰、海洋环境监测等方面。
通过该技术，可以实时监测船舶的位置、速度等信息，为船舶航行提供重要的参考依据。
同时，该技术还可以用于监测海洋环境，如海流、海浪等信息，为海洋科学研究提供支持。
三、S航迹跟踪算法1. 原理与特点S航迹跟踪算法是一种基于S信息的航迹跟踪算法。
该算法通过接收船舶S设备发送的船舶信息，利用相关算法对船舶的航迹进行跟踪。
该算法具有实时性强、精度高、数据处理速度快等特点，适用于海上交通管理、船舶导航等领域。
2. 算法流程S航迹跟踪算法主要包括数据预处理、航迹初始化、航迹关联与跟踪等步骤。
首先，对接收到的S数据进行预处理，包括数据清洗、格式转换等操作。
然后，根据预处理后的数据初始化航迹，确定船舶的初始位置和速度等信息。
接着，通过航迹关联与跟踪算法，对船舶的航迹进行实时跟踪，获取船舶的实时位置、速度等信息。
四、高频低波雷达与S航迹跟踪算法的融合应用1. 融合应用的优势高频低波雷达与S航迹跟踪算法的融合应用，可以充分发挥两者的优势，提高航海安全与效率。
(通信与信息系统专业优秀论文)AIS与雷达数据融合方法的研究
图２，５基于ＭＳ的ＶＴＳ的系统构成
Ｆｉｇ．２．５ｔｈｅＶＴＳｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｉｌｔｈｅＡＩＳ
未来的基于ＡＩＳ的新型ＶＴＳ系统将建成全国性的一体的“大交管”信息网络系统，各子系统之间的信息通过计算机网络实现资源共享，可以大大提高管理效率，为各类海事的处理提供便利条件，从而将使整个国家范围的交通秩序得到明显改善。
２．６Ａ１８本章小结
本章对ＡＩＳ和雷达目标信息特性做了深入研究和具体分析，从ＡＩＳ和雷达各自的系统组成和信息特点出发，详细分析了ＡＩＳ与雷达的信息特性及其互补性，同时讨论了ＡＩＳ在ＶＴＳ间的应用情况和前景，以及设想了使用卫星宽带接入技术的基于ＡＩＳ的新型ＶＴＳ系统。
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
科学与信息化2020年4月中 27
信息化技术应用
TECHNOLOGY AND INFORMATION
无与伦比的价值，目前中短波广播工作所要面对的就是要一心 发展技术，保证中短波广播信号不会再因为各种干扰因素变得 寸步难行，积极发展新科技，完善中短波广播的工作漏洞，实 现真正的与时俱进，蓬勃发展。
参考文献 [1] 李旭朝.探析中短波广播发射台电磁干扰问题的控制方式[J].科
TECHNOLOGY AND INFORMATION
信息化技术应用
关于AIS与雷达数据融合技术的研究
康隽永 孙文杰 交通运输部北海航海保障中心秦皇岛航标处 河北 秦皇岛 0只航行中的重要导航技术，二者之间具有一定的差异性，在数据采集上也各有侧 重。本文先是简单介绍了雷达与AIS技术，接下来分析了数据融合技术，最后简单阐述了雷达与AIS数据融合的系统 设计方案。 关键词 雷达；AIS数据；融合技术
3 雷达与AIS数据融合系统设计 AIS技术与雷达技术的优缺点决定着二者之间的数据是可
以互补的，在单一技术很难保证数据质量的前提下，将二者结 合就是提高数据精度的有效方式。
3.1 系统体系结构设计 雷达与AIS技术都是能够获取多个方位数据信息的技术， 二者采用的获取信息的方式还具有差异性，所以为了将二者探 测到的数据进行融合处理，首先就需要将二者获取的数据转化 为相同的格式，即将二者获取的数据转换到同一坐标系上进行 整合，这也是将数据进行融合的前提。同时也要将二者获取的 数据进行时间上的整合，保证接收到的数据是两个系统在同一 时间获取的，这样在进行数据整合处理时才能够有效的提升数 据的精确性，提升船只获取数据的整体性能。 3.2 时空配准 为了保证将雷达与AIS技术获取的数据在进行有效整合， 保证二者获取数据的时间在一个点上是非常重要的，而二者获 取数据的时间长度是不同的，这就需要采用一定的方式将二者 的数据统一到同一时间长度上，可以采用最小二乘法的方式将 二者的时间长度进行统一。同时在保证时间统一的同时，也要 保证二者接收的数据能够在同一个数学坐标系上进行处理，可 以使用高斯—克吕格投影法将AIS的经纬度信息统一变换到直 角坐标系中，坐标原点定义为航迹的实时位置。 3.3 航迹相关 雷达与AIS技术在测量数据对运动目标的数据追踪上也是 存在差异的，为了判断二者测量的数据是否为同一个目标，判 断二者测量航迹的性惯性是一种有效的方式。所以在二者获得 一个物体的数据后，需要分别对其进行计算分析得到探测到的 目标轨迹，将这两个测算出的数据整合到一个坐标系中计算器 相关性，确定是否为同一目标。 3.4 点迹合并
《高频地波雷达与AIS船只目标航迹关联方法研究》范文
《高频地波雷达与AIS船只目标航迹关联方法研究》篇一高频地波雷达与S船只目标航迹关联方法研究一、引言随着现代航运业的快速发展，船舶交通管理成为了保障海上安全的重要环节。
高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar）和船舶自动识别系统（Automatic Identification System，简称S）作为两种重要的船舶监测手段，在船舶交通管理中发挥着重要作用。
本文旨在研究高频地波雷达与S船只目标航迹的关联方法，为提升海上交通安全管理和船舶导航的精度和效率提供支持。
二、高频地波雷达与S系统概述（一）高频地波雷达高频地波雷达是一种利用高频电磁波探测地面和海面目标的技术。
其优点在于能够探测低空和海面目标，且具有较强的抗干扰能力。
然而，由于电磁波的散射和反射特性，地波雷达在目标识别和航迹跟踪方面存在一定的困难。
（二）S系统S系统是一种通过船舶上的设备向岸基站或船与船之间传输信息，以实现船舶自动识别的系统。
S系统可以提供船舶的静态和动态信息，如船只的航向、航速、位置等。
然而，由于信号覆盖范围和传输能力限制，S在某些区域可能无法提供有效信息。
三、高频地波雷达与S船只目标航迹关联的必要性由于高频地波雷达和S各自的优势和局限性，将两者进行关联具有以下必要性：1. 提高航迹跟踪的精度和效率：通过关联高频地波雷达和S 的船只目标航迹，可以互相弥补各自的不足，提高航迹跟踪的精度和效率。
2. 扩大监测范围：S系统的信号覆盖范围有限，而高频地波雷达具有较远的探测距离。
通过关联两者，可以扩大海上交通的监测范围。
3. 提升海上交通安全：通过实时获取船只的动态信息，可以及时发现潜在的安全隐患，提高海上交通的安全性。
四、高频地波雷达与S船只目标航迹关联方法（一）数据预处理在进行关联之前，需要对高频地波雷达和S的数据进行预处理。
包括数据清洗、格式转换、坐标转换等步骤，以确保数据的准确性和一致性。
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》范文
《高频地波雷达与AIS点迹融合算法研究》篇一高频地波雷达与S点迹融合算法研究一、引言在现代海上交通管理和安全领域，高效且精确地监控和管理船舶交通至关重要。
其中，高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar, HF SWR）和自动识别系统（Automatic Identification System, S）是两种关键技术。
高频地波雷达能够提供广阔的海域覆盖和精确的船舶位置信息，而S则能实时地传递船舶的静态和动态信息。
然而，单一系统的信息来源存在局限性和不确定性，因此，将高频地波雷达与S的点迹融合算法进行研究具有重要的应用价值。
二、高频地波雷达与S系统概述1. 高频地波雷达高频地波雷达利用高频电磁波探测目标，具有全天候、全天时的工作能力。
其工作原理是通过发射电磁波并接收由目标反射回来的回波信号，从而确定目标的距离、速度和方向等信息。
在海上交通管理中，高频地波雷达能够提供大范围的监测和精确的定位服务。
2. S系统S是一种利用VHF频段进行通信的船舶自动识别系统。
通过S，船舶可以实时地发送和接收其他船舶的静态信息（如船名、船型、呼号等）和动态信息（如航速、航向、位置等）。
这些信息对于海上交通管理和安全具有重要意义。
三、点迹融合算法研究点迹融合是将高频地波雷达和S的点迹信息进行融合处理，以提高信息的准确性和可靠性。
本文将介绍一种基于多源信息融合技术的点迹融合算法。
1. 数据预处理在点迹融合前，需要对高频地波雷达和S的原始数据进行预处理。
这包括数据清洗、滤波、去噪等操作，以提高数据的准确性和可靠性。
此外，还需要对数据进行坐标转换和时间同步处理，以便于后续的融合处理。
2. 特征提取与匹配特征提取与匹配是点迹融合的关键步骤。
首先，从高频地波雷达和S的点迹数据中提取出有用的特征信息，如目标的位置、速度、航向等。
然后，通过一定的匹配算法将这些特征信息进行匹配，以便于后续的融合处理。
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一种雷达与AIS航迹关联算法的研究
作者：张东良刘杰
来源：《硅谷》2011年第16期
摘要：在船舶交通管理系统（VTS）中，雷达与AIS航迹关联的精度很重要。
给出雷达与AIS航迹数据关联模型，讨论一种基于多义性处理并考虑航迹历史数据的航迹关联算法，并进行算法性能的推理，给出仿真结果，可以看到仿真在密集环境中取得很好的效果。
关键词：航迹关联；雷达；船载自动识别系统
中图分类号：TN965.7+ 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820011－02
0 引言
船舶交通管理系统（VTS）在保障船舶航行安全，提高航运效率和保护水域环境方面发挥了重要作用。
而船载自动识别系统（AIS）与VTS系统的结合，把他们的数据进行综合处理，增强了船舶识别能力和船舶动态跟踪能力。
VTS中不同传感器收集的船舶动态数据，或雷达与AIS不同类型的传感器收集的数据，要进行数据融合处理，让VTS中心得到正确的船舶位置、航速以及其他有用信息。
融合过程可分为以下几步：航迹滤波、坐标转换、航迹相关和信息融合。
对于VTS系统来说，为了确保航行的稳定与流畅，发现目标后，需要第一时间了解运动目标的当前状态并且快速判断目标下一时刻的运动规律。
但问题是雷达数据与AIS观测的数据是孤立的、离散的，因此VTS系统需要一种新的技术手段来实现当前的航迹进行滤波，以及对未来的航迹状态进行预测，包括目标的位置、速度、方位。
还要考虑噪声的影响，在信息融合前要对信息进行滤波，减少误差以得到精度更高的数据。
精度更高的航迹是航迹融合的基础。
多传感器环境下，每个传感器都有自己的信息处理系统，并且个系统中都收集了大量的目标航迹信息。
如何确定来自不同传感器系统（如AIS与雷达信号）所探测的物体是否是同一个物体，就是航迹关联主要处理的问题，实际上也就是解决多传感器空间区域中重复追踪问题。
在分布式多传感器融合系统中，每个传感器都有数据处理子系统。
航迹关联算法主要分为两类：一类是基于统计的方法，其中包括独立序贯法、相关序贯法、加权法、经典分配法等，如序贯航迹关联算法是把历史的结果数据与当前时刻航迹联系起
来，并且赋予良好的航迹关联质量和多义性处理；另一类是基于模糊数学方法、模糊综合函数航迹关联算法、多局部节点模糊航迹关联算法等。
本文讨论的算法基于第一类。
本文的内容安排如下：先介绍雷达数据与AIS数据航迹关联的系统模型，然后讨论了一种基于多义性处理并考虑航迹历史数据的航迹关联算法，并进行了算法性能的推理，给出仿真结果，可以看到仿真在密集环境中取得了很好的效果，最后是全文的总结。
符号说明：大写小写黑斜体字母表示矩阵向量，上标′和表示转置，P代表概率，表示求和，R（）表示矩阵或序列的相关函数。
1 系统模型
1.1 航迹关联系统模型
假设雷达和AIS在k时刻对目标i和目标j的状态估计差为
指同一目标的航迹估计；不是同一目标的航迹估计。
上面就把复杂的航迹关联问题转化成了假设检验问题。
由于航迹相关检验通常是按照航迹数据到达的先后顺序依次进行处理，因而无论是同步通讯的实时系统，还是异步通讯的非实时系统，都将按数据到达顺序逐个时刻地进行处理，并及时输出判决结果。
对实时系统这种处理方式是必须的，但对非实时系统也可以形成稳定结果之后再输出，即分批处理后再形成判决。
令雷达与AIS航迹集合依次分别为
由表中可以看出，在这种航迹关联算中，进行了航迹质量管理和多义性处理，并考虑了整个航迹历史，所以其关联效果和质量比序贯法要好，特别在密集的环境中正确关联概率得到明显改善，因此在密集环境中尤其是实际的海上环境中适合采用此关联算法.
4 结论
本文讨论了一种雷达与AIS航迹的关联算法，从理论和仿真分析中该算法都获得了很好的效果，较适宜于实际的海上环境。
参考文献：
[1]孟宪尧，《数据融合技术与船舶自动化》，大连海事大学出版社，2003：27-32.
[2]毛一凡、郭徽东，分布式雷达信息系统的数据融合算法仿真，计算机工程与设计，2004，5（16）：15-19.
[3]黄霄腾，多传感器航迹关联与融合算法研究，国防科技大学学报，2004，2（5）：46-49.
[4]高德平、黄雪梅，多传感器与数据融合，红外与激光工程，1999，28（2）：10-13.
[5]方永华、需冠雷，基于卡尔曼滤波的舰船综合导航信息处理，航海技术，2004，16（5）：30-32.
作者简介：
张东良（1979-），男，河北秦皇岛人，燕山大学硕士研究生毕业，现工作于唐山海事局；刘杰（1987-），男，江苏南通人，河海大学航道工程本科毕业，现工作于唐山海事局。