专利名称：一种船用导航雷达arpa目标跟踪方法
技术领域：
本发明涉及船用导航雷达技术领域,尤其使用在船用导航雷达ARPA (Auto RadarPlotting Aids,自动雷达标绘仪)领域,具体的说是一种船用导航雷达ARPA目标跟踪算法。
背景技术：
船用导航雷达，也称航海雷达，装载于船上，是测定本船位置和预防冲撞事故所不可缺少的系统。船用导航雷达通过准确捕获其它船只、陆地、航线标志等物标的位 置信息，并将其显示在显示屏的方式实现航行避让、船舶定位和引航的作用。传统ARPA采用专门的硬件电路来实现，这使得ARPA算法的复杂度在实现上有所限制。随着雷达结构的革新，现在的ARPA功能已经成为了雷达软件系统中的一个功能模块。以软件的方式来实现ARPA，这就可以方便的采用较为复杂的算法流程，加入更多的处理步骤，并且有利于维护和升级。对传统的ARPA跟踪算法进行改进，使其能够更快、更准确的得到目标船舶的运动参数成为了可能。

发明内容
本发明的目的是针对现有船用导航雷达ARPA跟踪算法存在的问题，提供一种更加快速、精确的船用导航雷达ARPA跟踪算法。本发明的目的是通过以下技术方案解决的
一种船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，所述的方法步骤如下
(1)获取已识别的ARPA目标数据表；
(2)设置波门的大小；
(3)目标匹配，实现数据互联；
(4)设置平滑值α及β;
(5)计算船舶航迹动态信息；
(6)平滑滤波；
(7)更新ARPA目标数据表。所述的步骤(I)中的获取已识别的ARPA目标数据表是指从雷达内存中抓取原始雷达扫描的图像存储在已经建好的链表中，先由目标识别算法进行处理，对原始雷达数据进行目标识别，然后以每个已识别出的一个目标作为一个节点插入链表中，每帧图像作为一个链表保存，共保存五次记录。所述的步骤(2)中的设置波门是指根据具体情况设置自适应波门的大小、形状、中心点，并进行目标匹配(如果有两个以上的目标被匹配就采用就进原则)。所述的步骤(2)的波门波门大小的调节依据三种情况第一种情况就是根据目标被连续跟踪的次数判断目标是处于跟踪初始期还是跟踪稳定期，第二种情况就是上面所提到的在不同量程的情况下采用不同大小的波门，第三种情况就是当在波门中未发现目标而导致本轮目标丢失时，需要调节波门大小。所述的步骤(2)中的波门由于本方法是在嵌入式Linux平台上使用DirectFrameBuffer图形库作绘制图像，以屏幕的直角坐标系作为参考坐标系，所以使用矩形波门就是处理起来是最方便。所述的步骤(3)中的目标匹配，匹配成功则进入下一步，匹配失败则进行波门识另IJ，若为波门大则进入更新ARPA目标数据表，波门小则重新设置波门。所述的步骤(4)中的设置平滑值α及β是指平滑系数α、β，平滑系数α、β的调节由目标被连续跟踪的次数决定，跟踪初期采用较大的平滑系数(在O到I之间)，跟踪稳 定后由于对航迹的预测相对较准确，所以采用较小的平滑系数。所述的步骤(5)中的计算船舶航迹动态信息是指，设置平滑系数α、β，并计算已匹配目标航迹的动态信息，然后采用α-β滤波器对航迹数据进行平滑滤波，并预测目标在下一帧图像中出现的位置。所述的步骤(6)中的平滑滤波是指采用α-β滤波器对航迹数据进行平滑滤波。本发明相比现有技术有如下优点
本发明针对新一代ARPA雷达以计算机为主要核心的结构特点，提出了适合计算机采用的波门形状。本发明针对现有ARPA算法中波门位置的确定方式进行分析，并且结合船舶运动规律，提出了灵活性更强的自适应波门大小的改进措施以满足跟踪目标的多变性。本发明针对现有ARPA算法中目标量测位置的获得方式进行分析，提出了统计目标边界点集合再确定目标位置的改进措施。本发明针对现有ARPA算法中滤波算法的不足，提出了在进行滤波算法之前平滑目标量测坐标的改进措施。本发明通过对现有雷达产品中ARPA功能不足的原因进行分析，并且结合目前新一代导航雷达以计算机为核心的结构，对现有的ARPA跟踪算法进行改进，增加其目标跟踪的速度及精度，克服了现有ARPA产品中易丢失目标、目标参数不稳定等不足之处，使其在船舶进出航道等船舶密集的环境中能够对目标进行更好的跟踪。


附图I为ARPA目标跟踪算法流程图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。如图I所示一种船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，所述的方法步骤如下首先，从雷达内存中抓取原始雷达扫描的图像存储在已经建好的链表中，先由目标识别算法进行处理，对原始雷达数据进行目标识别，然后以每个已识别出的一个目标作为一个节点插入链表中，每帧图像作为一个链表保存，共保存五次记录。其次，根据具体情况设置自适应波门的大小、形状、中心点，并进行目标匹配(如果有两个以上的目标被匹配就采用就进原则)。波门大小的调节依据三种情况第一种情况就是根据目标被连续跟踪的次数判断目标是处于跟踪初始期还是跟踪稳定期，第二种情况就是上面所提到的在不同量程的情况下采用不同大小的波门，第三种情况就是当在波门中未发现目标而导致本轮目标丢失时，需要调节波门大小。而本发明是在嵌入式Linux平台上使用DirectFrameBuffer图形库作绘制图像，以屏幕的直角坐标系作为参考坐标系，所以使用矩形波门就是处理起来是最方便。波门中心点可以根据目标的跟踪稳定程度等来确定是设置在上一次的量测位置还是跟踪航迹预测的下一次目标出现的位置。最后，设置平滑系数α、β，并计算已匹配目标航迹的动态信息，然后采用α-β滤波器对航迹数据进行平滑滤波，并预测目标在下一帧图像中出现的位置。本算法中的平滑系数α、β的调节由目标被连续跟踪的次数决定，跟踪初期采用较大的平滑系数(在O到I之间)，跟踪稳定后由于对航迹的预测相对较准确，所以采用较小的平滑系数。·
权利要求
1.一种船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的方法步骤如下 (1)获取已识别的ARPA目标数据表； (2)设置波门的大小； (3)目标匹配，实现数据互联； (4)设置平滑值α及β; (5)计算船舶航迹动态信息； (6)平滑滤波； (7)更新ARPA目标数据表。
2.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(O中的获取已识别的ARPA目标数据表是指从雷达内存中抓取原始雷达扫描的图像存储在已经建好的链表中，先由目标识别算法进行处理，对原始雷达数据进行目标识别，然后以每个已识别出的一个目标作为一个节点插入链表中，每帧图像作为一个链表保存，共保存五次记录。
3.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(2)中的设置波门是指根据具体情况设置自适应波门的大小、形状、中心点，并进行目标匹配(如果有两个以上的目标被匹配就采用就进原则)。
4.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(2)的波门波门大小的调节依据三种情况第一种情况就是根据目标被连续跟踪的次数判断目标是处于跟踪初始期还是跟踪稳定期，第二种情况就是上面所提到的在不同量程的情况下采用不同大小的波门，第三种情况就是当在波门中未发现目标而导致本轮目标丢失时，需要调节波门大小。
5.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(2)中的波门由于本方法是在嵌入式Linux平台上使用DirectFrameBuffer图形库作绘制图像，以屏幕的直角坐标系作为参考坐标系，所以使用矩形波门就是处理起来是最方便。
6.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(3)中的目标匹配，匹配成功则进入下一步，匹配失败则进行波门识别，若为波门大则进入更新ARPA目标数据表，波门小则重新设置波门。
7.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(4)中的设置平滑值α及β是指平滑系数α、β，平滑系数α、β的调节由目标被连续跟踪的次数决定，跟踪初期采用较大的平滑系数(在O到I之间)，跟踪稳定后由于对航迹的预测相对较准确，所以采用较小的平滑系数。
8.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(5)中的计算船舶航迹动态信息是指，设置平滑系数α、β，并计算已匹配目标航迹的动态信息，然后采用α-β滤波器对航迹数据进行平滑滤波，并预测目标在下一帧图像中出现的位置。
9.根据权利要求I所述的船用导航雷达ARPA目标跟踪方法，其特征在于所述的步骤(6)中的平滑滤波是指采用α-β滤波器对航迹数据进行平滑滤波。
全文摘要
本发明公开了一种船用导航雷达ARPA目标跟踪算法，首先获取已识别的ARPA获取已识别的ARPA目标数据表;接着设置波门的大小；然后进行目标匹配，实现数据互联；接下来设置平滑值α及β；然后计算船舶航迹动态信息；接下来进行平滑滤波，最后更新ARPA目标数据表。本发明具有很强的实用性，克服了现有ARPA产品中易丢失目标、目标参数不稳定等不足之处，使其在船舶进出航道等船舶密集的环境中能够对目标进行更好的跟踪。
文档编号G01S13/66GK102890274SQ20111017223
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者杨大宁, 杨磊, 王华祥 申请人:镇江光宁航海电子科技有限公司