邢旭峰 ，謝仕義 ，黃妙芬 ，楊光照 ，黃 山

(1.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088；2. 湛江海蘭寰宇海洋科技信息有限公司，廣東 湛江 524088）

Radar（雷達(dá)）是無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距裝置（Radio detection and ranging）的英文縮寫(xiě)，它是利用自身發(fā)射電磁波和接受回波所產(chǎn)生的時(shí)間差來(lái)提取目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息，在船舶航海的測(cè)定船位、引航和避碰等方面中得到了廣泛應(yīng)用[1]。導(dǎo)航雷達(dá)是一種主動(dòng)探測(cè)設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)是不需要在海上目標(biāo)上加裝相應(yīng)設(shè)備，就能主動(dòng)對(duì)這些目標(biāo)進(jìn)行搜索和跟蹤，但存在測(cè)量精度不高的缺點(diǎn)。在國(guó)際海事組織（International Maritime Organization, IMO）中有規(guī)定，船用雷達(dá)測(cè)量距離的誤差不能大于所用雷達(dá)最大量程的1.5%且不能超過(guò)70 m，由此可以看出雷達(dá)提供的距離誤差還是比較大。另外，當(dāng)多個(gè)目標(biāo)聚集在一起，雷達(dá)測(cè)量過(guò)程中可能無(wú)法做到準(zhǔn)確的目標(biāo)識(shí)別[2-4]。船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS），是指一種應(yīng)用于船與岸、船與船之間的海事安全與通信的新型助航系統(tǒng)。安裝有AIS 設(shè)備的船舶能夠自動(dòng)向外提供自身當(dāng)前的位置信息、航向、航速等動(dòng)態(tài)信息，也能提供本船呼號(hào)、海上移動(dòng)服務(wù)標(biāo)識(shí)（Maritime Mobile Service Identities，MMSI）、船名以及IMO 編碼等靜態(tài)信息，AIS 提供的位置是基于GPS 的定位，所以信息精度穩(wěn)定在5～30 m 之間[5-6]。其優(yōu)勢(shì)是在船舶密集的地方能根據(jù)MMSI 識(shí)別出目標(biāo)，但如果海上目標(biāo)沒(méi)有安裝AIS 設(shè)備或者關(guān)閉時(shí)，目標(biāo)的行動(dòng)就不能被跟蹤。綜上分析可見(jiàn)，在對(duì)海上目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)與跟蹤時(shí)，將雷達(dá)與AIS 結(jié)合使用將能發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。

目前，在我國(guó)近海海域活動(dòng)的船舶，并不是所有都會(huì)安裝AIS，海上非合作船舶（稱(chēng)為“三無(wú)”漁船，即無(wú)船名船號(hào)、無(wú)漁船證書(shū)、無(wú)船籍港的漁船）的占比還是比較大，增加了海上安全的管控難度，因而迫切需要對(duì)海上目標(biāo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。目前我國(guó)采用的海洋環(huán)境監(jiān)管方式多種多樣，例如通過(guò)星載合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）、機(jī)載SAR 和海岸雷達(dá)基地（導(dǎo)航雷達(dá)和高頻地波雷達(dá)）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。星載SAR 可大面積監(jiān)測(cè)，但時(shí)間和空間分辨率有限[7-8]；機(jī)載SAR 有較高的分辨率，但易受天氣的影響；岸基雷達(dá)與AIS 的相互配合使用不僅彌補(bǔ)了星載SAR 的非實(shí)時(shí)性，而且避免了機(jī)載SAR 受環(huán)境影響的限制，為此廣東省在全省近岸已布設(shè)了58 座雷達(dá)站，構(gòu)成了岸基雷達(dá)網(wǎng)。每座雷達(dá)站由雷達(dá)傳感器、AIS 接收天線和起著閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（Closed Circuit Television，CCTV）作用的光電攝像設(shè)備三者構(gòu)成，能對(duì)近海20 kn 海上目標(biāo)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[9]。

關(guān)于雷達(dá)和AIS 信息融合算法已經(jīng)有不少研究[10-12]，主要集中在位置融合（特征集融合）方面[13-16]。另外，關(guān)于雷達(dá)與AIS 信息融合主要集中在常規(guī)雷達(dá)和海事船舶交通管理系統(tǒng)（Vessel Traffic Service，VTS）等，常規(guī)雷達(dá)可跟蹤的目標(biāo)個(gè)數(shù)一般在100 個(gè)以?xún)?nèi)，海事VTS 雷達(dá)可跟蹤的目標(biāo)個(gè)數(shù)一般在500～1 000 以?xún)?nèi)，總體看運(yùn)算量都不算大[17]。廣東省岸基雷達(dá)網(wǎng)中單個(gè)雷達(dá)站能夠跟蹤3 000 個(gè)以上目標(biāo)，且多級(jí)聯(lián)網(wǎng)后監(jiān)控的目標(biāo)數(shù)可達(dá)5 萬(wàn)個(gè)以上，融合算法中涉及的運(yùn)算量比較大。廣東省岸基雷達(dá)主要針對(duì)近海20 kn 范圍內(nèi)的海域，在這個(gè)海域的特點(diǎn)是小漁船多，情況更加復(fù)雜并涉及輔助執(zhí)法問(wèn)題，所以高精度的軌跡融合對(duì)于取證和精準(zhǔn)執(zhí)法起著至關(guān)重要的作用。本文基于岸基雷達(dá)站的雷達(dá)傳感器和AIS 接收天線獲取的數(shù)據(jù)，提出一種適用于目標(biāo)較密集的近海海域的AIS 與雷達(dá)目標(biāo)信息的融合算法。

1 數(shù)據(jù)獲取

1.1 岸基雷達(dá)站構(gòu)成

岸基雷達(dá)站由雷達(dá)設(shè)備、雷達(dá)處理主機(jī)、光電攝像設(shè)備（CCTV）、AIS 接收天線等組成。其中。雷達(dá)、CCTV、AIS 天線架設(shè)于室外，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機(jī)和安放在室內(nèi)。

雷達(dá)設(shè)備采用由意大利AIDOS 公司生產(chǎn)的型號(hào)為Aidos 導(dǎo)航雷達(dá)，其技術(shù)參數(shù)如表1 所示。該設(shè)備具有以下特點(diǎn)：（1）采用智能海雜波統(tǒng)計(jì)與抑制方法，可適用于不同海況、船型、安裝高度等，方便調(diào)試和使用；（2）獨(dú)立的雷達(dá)海圖，可作為備份的電子海圖與顯示系統(tǒng)（Electronic Chart Display and Information System，ECDIS）使用。

AIS 采用新陽(yáng)升科技生產(chǎn)的型號(hào)為NAR-1000的接收機(jī)，包括VHF 天線和饋線。該設(shè)備具有以下性能特點(diǎn)：（1）可安裝在陸上，也可以安裝在船上；（2）內(nèi)含兩個(gè)TDMA/DSC 接收機(jī)，可以在默認(rèn)頻道和基站控制的任何頻道上工作；（3）能接收并解析所有通用船載 AIS（A 型）、其他船載 AIS（B 型）、航標(biāo) AIS 以及 AIS 基站發(fā)送的數(shù)據(jù)；（4） 符合 IEC 62287-1，IEC61108-1，IEC 60945，IEC 61162-1，ITU-R M.1371-5，ITU-R M.825-3 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)參數(shù)如表2 所示。

表1 Aidos 導(dǎo)航雷達(dá)主要技術(shù)參數(shù)*

1.2 基本數(shù)據(jù)的獲取

近海雷達(dá)與AIS 信息融合的算法中主要涉及到的基本參數(shù)包括目標(biāo)位置、航速、航向、大小和航跡。

1.2.1 雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)信息 雷達(dá)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)來(lái)源于雷達(dá)回波，是回波經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換、檢測(cè)后形成的目標(biāo)中心點(diǎn)位置數(shù)據(jù)。這些位置數(shù)據(jù)不是用經(jīng)緯度來(lái)表示，而是用雷達(dá)到目標(biāo)的距離RT和雷達(dá)到目標(biāo)連線與水平線之間的夾角θt來(lái)表示，因而是一種相對(duì)的位置信息。

導(dǎo)航雷達(dá)所發(fā)射的電磁波在空間是直線傳播的，遇到目標(biāo)時(shí)會(huì)反射回來(lái)。將雷達(dá)測(cè)量的發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差tr，代入式（1）即可計(jì)算得到雷達(dá)到目標(biāo)的測(cè)量距離RT。

式中：RT為雷達(dá)與目標(biāo)的距離，m；C為電磁波在空間的傳播速度3×108m/s；tr為電磁波往返于天線與目標(biāo)之間的時(shí)間，s，即發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差[2]。

雷達(dá)數(shù)據(jù)處理輸出的目標(biāo)航速與航向不是由配套的傳感器確定的，而是通過(guò)雷達(dá)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤處理中的航跡外推、航跡相關(guān)等形成的目標(biāo)航跡線計(jì)算出來(lái)的，由于與目標(biāo)的歷史位置數(shù)據(jù)有關(guān)，所以存在一定的“滯后”，但由于船速比較慢，所以這種滯后對(duì)船舶航速的確定精度影響不會(huì)很大。

雷達(dá)數(shù)據(jù)處理輸出的目標(biāo)長(zhǎng)度是通過(guò)對(duì)目標(biāo)標(biāo)繪計(jì)算得出。在岸基雷達(dá)站中，會(huì)給出估算的目標(biāo)長(zhǎng)度，同時(shí)還會(huì)給出該目標(biāo)估算的最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度。由于根據(jù)雷達(dá)探測(cè)的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)誤差比較大，因?yàn)樵谶M(jìn)行融合時(shí)不做目標(biāo)長(zhǎng)度判斷。

1.2.2 AIS 探測(cè)的目標(biāo)信息 安裝在船舶上的AIS系統(tǒng)所提供的位置信息是基于WGS 84（World Geodetic System，1984）坐標(biāo)系，該信息是為全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）的使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng)。在AIS 系統(tǒng)中目標(biāo)物T 的位置用經(jīng)度J、緯度 φ 和海拔高度H，即（J，φ，H）來(lái)表示，是一種絕對(duì)的位置信息[2]。

在AIS 系統(tǒng)，海上目標(biāo)的航速和航向等航跡信息分別是通過(guò)配套安裝的電羅經(jīng)（航向）和計(jì)程儀（航速）等設(shè)備來(lái)輔助確定的，而船舶尺寸（船長(zhǎng)、船寬）和GPS 天線相對(duì)于船舶的位置等信息都是通過(guò)人工置入的船舶實(shí)際數(shù)據(jù)。

2 雷達(dá)與AIS 位置信息融合算法

2.1 預(yù)處理

預(yù)處理過(guò)程主要包括對(duì)AIS 探測(cè)目標(biāo)以及雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)一。

2.1.1 空間配準(zhǔn) 由于雷達(dá)系統(tǒng)和AIS 系統(tǒng)分別都能同時(shí)探測(cè)多個(gè)目標(biāo)，且這兩種系統(tǒng)所輸出的位置信息所基于的坐標(biāo)系是不同的，因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時(shí)，首先要做的工作就是進(jìn)行空間配準(zhǔn)，把兩者都變換到同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中來(lái)。

雷達(dá)獲取的位置信息是基于雷達(dá)站心坐標(biāo)系統(tǒng)，AIS 獲取的位置信息是基于WGS 84 坐標(biāo)，需要將兩者的坐標(biāo)統(tǒng)一。目前關(guān)于雷達(dá)與AIS 信息融合結(jié)果，主要是借助雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行顯示，因而常規(guī)的做法是將AIS 的WGS 84 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為雷達(dá)站心坐標(biāo)。而岸基雷達(dá)系統(tǒng)中AIS 與雷達(dá)目標(biāo)融合后的信息最終數(shù)據(jù)是顯示在基于WGS 84 坐標(biāo)系的海圖上，因而本文采用的辦法是將雷達(dá)站心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS 84 坐標(biāo)[18]。

在安裝雷達(dá)站時(shí)，會(huì)用GPS 給出雷達(dá)站所在位置的大地坐標(biāo)，并輸入到系統(tǒng)中。假設(shè)某個(gè)雷達(dá)站位置的大地坐標(biāo)用（λ0, φ0）表示，雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的距離用Rt表示，雷達(dá)到目標(biāo)連線與水平線之間的夾角用θt表示。已知本初子午線約為40 075 km，所以在相同經(jīng)度上的緯度每間隔一度距離相差111.3 km，而在相同緯度上的精度每間隔一度相差111.3 km×cos(φ0) km。首先根據(jù)式（2）和式（3）可分別計(jì)算兩點(diǎn)在同一經(jīng)度上的緯度距離差φd（km）和在同一緯度上的經(jīng)度距離差λd（km）。

然后再根據(jù)式（4）和式（5）計(jì)算經(jīng)、緯度的偏移量 λda和 φda(km)

最后將偏移量 λda和 φda代入式（6）和式（7）就可計(jì)算出目標(biāo)所在位置的經(jīng)緯度（λ，φ），完成將雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成WGS 84 的經(jīng)緯度格式。

表3 自主模式下AIS 信息更新率

2.1.2 時(shí)間統(tǒng)一 雷達(dá)目標(biāo)航跡的更新取決于雷達(dá)的天線空間掃描周期，Aidso 導(dǎo)航雷達(dá)掃描一圈需要2 s，也就是說(shuō)，雷達(dá)目標(biāo)航跡更新速度是2 s，而且整個(gè)工作過(guò)程中都是恒轉(zhuǎn)速的。AIS 航跡更新時(shí)間不是固定的，取決于船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在自主模式下其更新率為2 s～10 min，如表 3 所示[19]。需要說(shuō)明的是，由于AIS 發(fā)送信息需要耗能，所以在一些情況下，船主會(huì)自己設(shè)置更新率，那么該船舶信息更新率就不遵循表3 的約定了。

顯然，雷達(dá)和AIS 二者獲取的同一目標(biāo)的動(dòng)態(tài)信息更新率不是同步的，所以必須對(duì)兩者的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一。

假設(shè)：（1）雷達(dá)所探測(cè)時(shí)間為t，AIS 采用間隔為T(mén)；（2）AIS 在第nT和第（n+1）T時(shí)刻有與雷達(dá)對(duì)應(yīng)時(shí)間段的探測(cè)值，且nT＜ t ＜（n+1）T；（3）AIS 在nT時(shí)刻的采樣值為Xn，在（n+1）T時(shí)刻的采樣值為Xn+1，在 t 時(shí)刻的值為Xt，根據(jù)式（8）可求出Xt。

根據(jù)式（8）將AIS 的數(shù)據(jù)外推到雷達(dá)的探測(cè)時(shí)刻t上，完成了時(shí)間上的匹配。由于船舶的機(jī)動(dòng)比較平緩，采用兩點(diǎn)外推能夠滿(mǎn)足精度要求。岸基雷達(dá)站主要觀測(cè)近海25 kn 的海上目標(biāo)，在這個(gè)海域內(nèi)船舶的速度一般都在0～14 kn 之間，由表3 可見(jiàn)，船舶自動(dòng)模式下的時(shí)間報(bào)告間隔為10 s?？紤]到實(shí)際情況下，10 s 船舶的變化軌跡不會(huì)很明顯，因而在進(jìn)行時(shí)間統(tǒng)一時(shí)取1 min 的時(shí)間間隔。

2.2 目標(biāo)融合算法

對(duì)于近海區(qū)域，由于海洋經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的需求，因而船舶的密度比較大。為了減少融合的工作量和提高效率，可先對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行分塊處理，因?yàn)樘囟ǖ拇靶畔⒅荒芘c它周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的船舶信息有關(guān)聯(lián)，所以沒(méi)有必要將整個(gè)水域的船舶信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，這就需要進(jìn)行距離粗關(guān)聯(lián)判斷[20]。在一些情況下，在短時(shí)間內(nèi)，雖然兩個(gè)目標(biāo)的距離在給定的閾值范圍內(nèi)，但兩者的速度不同，應(yīng)該確定為兩個(gè)獨(dú)立的目標(biāo)。為此，提出的岸基雷達(dá)站目標(biāo)融合算法是基于以下方面的參數(shù)：（1）目標(biāo)位置相關(guān)性；（2）目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)性；（3）目標(biāo)歷史軌跡相關(guān)性。如果以上參數(shù)中的任何一個(gè)不相關(guān)，目標(biāo)不會(huì)進(jìn)行融合。具體融合流程如圖1 所示。

圖1 所采用的是經(jīng)過(guò)時(shí)空配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集，圖中的limit-i（i=1,2）表示針對(duì)不同參數(shù)所設(shè)置的閾值。分析圖1 可以看出整個(gè)具體流程主要分為3 個(gè)步驟，包括目標(biāo)位置、速度和航跡關(guān)聯(lián)等。

首先，進(jìn)行目標(biāo)位置判斷。在某一時(shí)刻t，AIS 探測(cè)的目標(biāo)和雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)的位置歐氏距離用η1(t)表示，則有

式中：η1(t)為目標(biāo)位置的歐氏距離，λi(t)、λj(t)、φi(t)、φj(t)分別為在t時(shí)刻通過(guò)AIS 和雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)的所在的經(jīng)度和緯度值。本文設(shè)定兩者位置的最小緯度偏差為0.000 1°，最小精度偏差值0.000 1°，則閾值 limit-1 可設(shè)定為 15 m。當(dāng) η1(t)＜=limit-1 時(shí)，則轉(zhuǎn)入下一步進(jìn)行航速判斷；否則，則認(rèn)為是兩個(gè)不同的目標(biāo)，不進(jìn)行融合。

其次，進(jìn)行速度的判斷。假設(shè)AIS 探測(cè)的目標(biāo)航速用Vi表示，雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)航速用Vj表示，航速的歐氏距離η2(t)可用式（10）求出：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可設(shè)定閾值limit-2=0.2 kn。因此當(dāng)η2(t) ＜=limit-2 時(shí)，則轉(zhuǎn)入下一步進(jìn)行目標(biāo)大小的判斷；否則，則認(rèn)為是兩個(gè)不同的目標(biāo)，不進(jìn)行融合。

圖1 目標(biāo)融合流程圖

最后進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)的判斷。航跡關(guān)聯(lián)的實(shí)質(zhì)就是判斷AIS 和雷達(dá)分別探測(cè)的兩條航跡是否來(lái)自同一個(gè)目標(biāo)。關(guān)于航跡的判斷方法很多，歸納起來(lái)主要有基于統(tǒng)計(jì)和基于模糊數(shù)學(xué)兩大類(lèi)方法[21-22]?？紤]到雷達(dá)和AIS 在實(shí)際探測(cè)中有很多不確定因素，直接干擾了兩者目標(biāo)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此本文采用模糊數(shù)學(xué)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)航跡的關(guān)聯(lián)[23]。應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)時(shí)最關(guān)鍵的步驟是隸屬度函數(shù)ξ(ηk)的確定，本研究采用柯西型隸屬度函數(shù)表達(dá)式，如式（11）所示。

式中：ηk(t)和σk(t)分別為模糊因素集中的第k個(gè)因素的歐氏距離和展度。本研究中模糊因素集主要選取船位和航速，因而ηk(t)分別由式（9）和式（10）計(jì)算所得。模糊因子的展度與航跡的誤差分布有關(guān)，故取各因素歐氏距離的均方根值來(lái)作為每個(gè)模糊因素的展度，如式（12）所示。

將式（9）、式（10）和式（12）代入式（11）就可計(jì)算出各個(gè)模糊單因素的柯西型隸屬度函數(shù)值，然后利用加權(quán)的方法計(jì)算綜合相似度γij，對(duì)于來(lái)自AIS探測(cè)的目標(biāo)1 的m條航跡和來(lái)自雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)2 的n條航跡，γij的計(jì)算公式如下。

式中：αk為單因素的權(quán)重值。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，α1取值 0.60，α2取值 0.4，用 γij的最大值確定航跡的相關(guān)性，最后將兩者的平均位置和平均運(yùn)動(dòng)參數(shù)作為融合后的目標(biāo)參數(shù)在海圖上顯示出來(lái)。

2.3 融合效果分析

2.3.1 顯示特征描述 廣東省岸基雷達(dá)站的終端顯示軟件（GeoViewer）是整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)操作的核心界面，采用在海圖上疊加顯示雷達(dá)目標(biāo)、AIS 目標(biāo)、目標(biāo)矢量速度、雷達(dá)回波視頻等信息層的方式，且所有目標(biāo)信息僅顯示矢量航向、航速及運(yùn)行軌跡；另外航速顯示比例、航行軌跡時(shí)間均可調(diào)，如圖2所示。

圖3 中為不同目標(biāo)的顯示，用不同的符號(hào)表示以便區(qū)別開(kāi)。三角符號(hào)為A 目標(biāo)（安裝了AIS 的漁船），小三角符號(hào)并圖紅色的為B 目標(biāo)（安裝了AIS的的商船和貨船），符號(hào)中間有圓圈的為融合目標(biāo)，僅圓圈的為雷達(dá)目標(biāo)（無(wú)AIS）。圖中淺藍(lán)色為丟失目標(biāo)的特殊顯示。

圖2 海圖疊加顯示

圖3 目標(biāo)顯示符號(hào)

將鼠標(biāo)移動(dòng)到某個(gè)目標(biāo)上，點(diǎn)擊右鍵會(huì)顯示出該目標(biāo)的基本信息，包括名稱(chēng)、MMSI、航向、航速、位置和長(zhǎng)度等信息，如果僅雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)，其信息中名稱(chēng)用雷達(dá)賦予的目標(biāo)編號(hào)替代，MMSI 為零。圖4 為AIS 和雷達(dá)融合后的目標(biāo)信息顯示，圖5 為僅雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)信息顯示。

2.3.2 精度分析 利用2019 年7 月到2019 年12月廣東省岸基雷達(dá)網(wǎng)跟蹤的目標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)融合效果的精度進(jìn)行了分析。分別在湛江和珠海海域選取了登記在冊(cè)的裝有AIS 數(shù)據(jù)的漁船各10 艘。每個(gè)月選擇2 個(gè)時(shí)段，每次跟蹤2 小時(shí)。湛江海域選擇的是灣內(nèi)的數(shù)據(jù)，海況相對(duì)平靜一些，珠海選擇的是外海的數(shù)據(jù)，海況相對(duì)復(fù)雜一些，因而AIS 和雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)返回的目標(biāo)信息，受到海況的影響比較大。

表4 為對(duì)所有跟蹤船舶的效果統(tǒng)計(jì)表，表中的數(shù)字為在2 個(gè)小時(shí)內(nèi)能精確融合的目標(biāo)數(shù)。分析表中的數(shù)字可以看到采用本算法融合后的精度還是比較高，湛江海域平均精度可以達(dá)到91%，珠海海域可達(dá)89%。

圖6 為其中9 艘船的融合效果圖，當(dāng)天的海況為1 級(jí)，相對(duì)比較平穩(wěn)。從圖6 中船舶的軌跡可以看出，在海況較好的情況下，融合效果比較好。

圖4 AIS 和雷達(dá)融合后的目標(biāo)信息

圖5 僅雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)信息

表4 跟蹤船舶的效果統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

圖6 9 艘船融合效果軌跡圖

將雷達(dá)與AIS 各自探測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以提高近岸雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的跟蹤與探測(cè)能力，并可為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)的分析與預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文根據(jù)岸基雷達(dá)站探測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)，建立了一種針對(duì)近海海域目標(biāo)信息量的融合算法，該算法首先經(jīng)過(guò)目標(biāo)位置相關(guān)性和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)性的判斷，剔除了一大批數(shù)據(jù)，使得最后參加軌跡關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)量大大減少，提高了融合的時(shí)間效率。通過(guò)對(duì)融合效果的分析表明，本算法的精度可以滿(mǎn)足要求，適用于推廣到近海海域岸基雷達(dá)站數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)中使用。

2018 年7 月1 日開(kāi)始，自然資源部將對(duì)各類(lèi)國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)全部采用2000 國(guó)家大地坐標(biāo)系，但目前海圖仍以WGS 84 坐標(biāo)為主，另外將WGS 84 坐標(biāo)轉(zhuǎn)成2000 國(guó)家大地坐標(biāo)涉及一系列參數(shù)問(wèn)題，對(duì)這些參數(shù)的直接獲取有一定難度。如果通過(guò)間接方法推算的話(huà)，那么需要進(jìn)行選擇重合點(diǎn)和精度驗(yàn)證等一系列的嚴(yán)格步驟，工作量比較大。為了使得本文的研究成果能更好的服務(wù)于社會(huì)，下一步工作將進(jìn)行本文系統(tǒng)中WGS 84 坐標(biāo)向2000 國(guó)家大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換工作。