基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著海洋監(jiān)視需求與日俱增，海洋監(jiān)視技術(shù)發(fā)展受到越來(lái)越多國(guó)家的重視。星載合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）已廣泛應(yīng)用于大范圍海洋監(jiān)視，特別地，其全天時(shí)、全天候和寬覆蓋的工作能力使其成為監(jiān)視遠(yuǎn)洋艦船目標(biāo)的首選。然而，星載SAR圖像艦船目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別難度較大，極大地影響了艦船目標(biāo)監(jiān)視效率。針對(duì)SAR海洋監(jiān)視應(yīng)用的迫切需求與實(shí)際困難，瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合“十二五”武器裝備預(yù)研項(xiàng)目，本文以自動(dòng)識(shí)別系

2、統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）輔助提高星載SAR圖像艦船目標(biāo)解譯能力為研究出發(fā)點(diǎn)，對(duì)基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與探索。本研究主要內(nèi)容包括：
　　在對(duì)星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)的研究背景、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)歸納、總結(jié)與分析的基礎(chǔ)上，對(duì)基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了正確地定位，從特征層信息融合考慮，重點(diǎn)對(duì)面向融合的星載SA

3、R與AIS信息預(yù)處理、星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測(cè)與識(shí)別三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　?、泼嫦蛉诤系男禽dSAR與AIS信息預(yù)處理是研究基礎(chǔ)。為了得到精確的艦船特征信息，研究了星載SAR圖像艦船目標(biāo)信息提取和AIS信息解碼技術(shù)。針對(duì)復(fù)雜海況條件下星載SAR圖像艦船目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)題，提出了一種高分辨率星載SAR圖像艦船目標(biāo)自適應(yīng)恒虛警率檢測(cè)算法，較好地解決了海面不均勻SAR圖像艦船檢測(cè)虛警率高的問(wèn)題。在

4、此基礎(chǔ)上對(duì)艦船幾何、地理與運(yùn)動(dòng)參數(shù)提取方法進(jìn)行了歸納總結(jié)。研究實(shí)現(xiàn)了星載 AIS“天拓一號(hào)”和岸基 AIS信息解碼及校驗(yàn)方法。在對(duì)星載SAR圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量及定位誤差水平分析基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)研究了星載SAR與AIS信息時(shí)空校準(zhǔn)方法。
　?、切禽dSAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是研究核心。首先研究了基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法。在分析影響星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)主要因素的基礎(chǔ)上對(duì)其三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)----位置投影、位置預(yù)測(cè)與搜索匹配

5、進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。為了增強(qiáng)基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的魯棒性，分別對(duì)其三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)。針對(duì)復(fù)雜海況及艦船非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)的情況，提出了改進(jìn)的艦船運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模型，包括航向變化航位預(yù)測(cè)模型以及航位灰色預(yù)測(cè)模型。針對(duì)星載SAR圖像運(yùn)動(dòng)艦船目標(biāo)存在多普勒位移現(xiàn)象，在分析影響多普勒位移精度因素及其誤差的基礎(chǔ)上，提出了多普勒位移估計(jì)中投影航向與投影航速估計(jì)的改進(jìn)方法。針對(duì)系統(tǒng)誤差較大以及高密度航行等情況，提出了基于空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征的星

6、載 SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法——基于一致性點(diǎn)漂移（Coherent Point Drift，CPD）的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法，實(shí)驗(yàn)評(píng)估了算法性能。在對(duì)基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)研究基礎(chǔ)上，對(duì)基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行了研究探索。提出了基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法，具體分析了其關(guān)鍵技術(shù)——融合特征選擇、融合決策準(zhǔn)則與決策結(jié)果評(píng)估。重點(diǎn)針對(duì)融合決策準(zhǔn)則，實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比

7、分析了加權(quán)平均、非線(xiàn)性乘積、Dempster-Shafer（DS）證據(jù)理論推理以及模糊綜合四種融合決策方法的特點(diǎn)。
　?、刃禽dSAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測(cè)與識(shí)別是研究目的。與星載SAR圖像艦船目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別相比，有效地提高了艦船目標(biāo)監(jiān)視效率。首先提出了星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測(cè)與識(shí)別模型，為融合檢測(cè)與識(shí)別提供了技術(shù)路線(xiàn)與方案。特別地，提出了一種基于層次分析法的高分辨率星載SAR圖像艦船目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別方法，建立了艦船