船用導(dǎo)航雷達(dá)ARPA跟蹤算法研究.pdf

1、ARPA算法是民用船舶導(dǎo)航雷達(dá)ARPA跟蹤功能的核心算法，ARPA功能用于船舶避碰報警，它的可靠性和精確性直接關(guān)系到海上交通安全。本文主要闡述如何在現(xiàn)有ARPA算法的基礎(chǔ)上對其加以改進(jìn)，以提高ARPA算法的性能。 本文第一部分首先對船舶導(dǎo)航雷達(dá)中ARPA的功能以及ARPA在在船舶避碰方面所起的作用做了簡單的介紹，對ARPA算法的相關(guān)技術(shù)和現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。接著對ARPA算法和雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中涉及到的一些相關(guān)概念進(jìn)行了討論。介紹了量測

2、、航跡、波門、跟蹤、動態(tài)模型、目標(biāo)機(jī)動、線性濾波等概念。 第二部分首先對傳統(tǒng)ARPA的原理、實(shí)現(xiàn)方式和ARPA算法中采用的數(shù)據(jù)處理流程做一個簡單的介紹，然后提出了傳統(tǒng)ARPA算法在實(shí)際使用中表現(xiàn)出的不足：1)傳統(tǒng)ARPA算法在跟蹤初始階段以經(jīng)驗(yàn)值作為默認(rèn)的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，在跟蹤初期會導(dǎo)致長時間的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)存在較大偏差或者在跟蹤初期很容易丟失目標(biāo)。2)傳統(tǒng)的ARPA算法假設(shè)目標(biāo)做勻速直線運(yùn)動，在目標(biāo)預(yù)測位置上搜索目標(biāo)，因此容易在目

3、標(biāo)做大范圍轉(zhuǎn)向時發(fā)生較大誤差，進(jìn)而導(dǎo)致誤跟蹤的發(fā)生或目標(biāo)丟失。3)傳統(tǒng)ARPA算法僅在目標(biāo)波門范圍內(nèi)搜索跟蹤目標(biāo)，使得目標(biāo)的量測位置和目標(biāo)質(zhì)心位置存在較大誤差,這會導(dǎo)致目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)的不精確。4)由于船舶導(dǎo)航雷達(dá)圖像的不穩(wěn)定，在目標(biāo)做慢速運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)時，傳統(tǒng)ARPA算法仍然會計算得出不停擺動的運(yùn)動航向。這容易給雷達(dá)使用人員造成目標(biāo)運(yùn)動的假象。 在分析了傳統(tǒng)ARPA算法的各種不足和問題之后，第三部分提出了三點(diǎn)相應(yīng)的改進(jìn)措施和具體實(shí)

4、現(xiàn)方法： 首先是以目標(biāo)上一輪的位置為中心建立波門，而不是在預(yù)測位置上建立波門。由于船舶航行速度較慢，因此以上一輪位置建立的波門中仍然可以搜索到目標(biāo)。這樣的做法一方面可以在ARPA算法初期不必借助于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，而是可以通過初期的統(tǒng)計來得到目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)；另一方面也可以降低目標(biāo)做大范圍轉(zhuǎn)向時跟蹤丟失的幾率。 其次目標(biāo)航跡的獲得是在搜索了目標(biāo)全部邊界點(diǎn)后再計算目標(biāo)的量測位置。這樣的做法和傳統(tǒng)ARPA算法在波門內(nèi)計算目標(biāo)量測位置的做

5、法相比，由于統(tǒng)計了目標(biāo)的全部的邊界坐標(biāo)，因此可以適應(yīng)不同形狀的目標(biāo)圖像，從而更加精確的計算出目標(biāo)的量測位置。 第三點(diǎn)是在進(jìn)行濾波計算前先將目標(biāo)量測位置進(jìn)行平滑處理，這樣可以消除由于雷達(dá)圖像的抖動而造成的數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。通過對多輪的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行平均來得到較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行濾波計算，可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 ARPA功能在船舶導(dǎo)航雷達(dá)中起到避碰預(yù)警的作用。對ARPA算法進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠更快更精確的得到目標(biāo)的參數(shù)，提高預(yù)