船用導航雷達ARPA跟蹤算法研究.pdf

1、ARPA算法是民用船舶導航雷達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，以提高ARPA算法的性能。 本文第一部分首先對船舶導航雷達中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)狀進行了分析。接著對ARPA算法和雷達數(shù)據(jù)處理中涉及到的一些相關(guān)概念進行了討論。介紹了量測

2、、航跡、波門、跟蹤、動態(tài)模型、目標機動、線性濾波等概念。 第二部分首先對傳統(tǒng)ARPA的原理、實現(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)驗值作為默認的目標運動參數(shù)，在跟蹤初期會導致長時間的目標運動參數(shù)存在較大偏差或者在跟蹤初期很容易丟失目標。2)傳統(tǒng)的ARPA算法假設目標做勻速直線運動，在目標預測位置上搜索目標，因此容易在目

3、標做大范圍轉(zhuǎn)向時發(fā)生較大誤差，進而導致誤跟蹤的發(fā)生或目標丟失。3)傳統(tǒng)ARPA算法僅在目標波門范圍內(nèi)搜索跟蹤目標，使得目標的量測位置和目標質(zhì)心位置存在較大誤差,這會導致目標運動參數(shù)的不精確。4)由于船舶導航雷達圖像的不穩(wěn)定，在目標做慢速運動或靜止狀態(tài)時，傳統(tǒng)ARPA算法仍然會計算得出不停擺動的運動航向。這容易給雷達使用人員造成目標運動的假象。 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相應的改進措施和具體實

4、現(xiàn)方法： 首先是以目標上一輪的位置為中心建立波門，而不是在預測位置上建立波門。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。這樣的做法一方面可以在ARPA算法初期不必借助于經(jīng)驗參數(shù)，而是可以通過初期的統(tǒng)計來得到目標運動參數(shù)；另一方面也可以降低目標做大范圍轉(zhuǎn)向時跟蹤丟失的幾率。 其次目標航跡的獲得是在搜索了目標全部邊界點后再計算目標的量測位置。這樣的做法和傳統(tǒng)ARPA算法在波門內(nèi)計算目標量測位置的做

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