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一种基于雷达识别的AIS目标补发方法及装置
申请号	CN201710381853.8	申请日	2017-05-26	公开(公告)号	CN107103788A	公开(公告)日	2017-08-29
申请人	武汉理工大学;			发明人	吴青; 吴超; 马枫;
摘要	本发明提供一种基于雷达识别的AIS目标补发方法，AIS收发装置接收已安装AIS系统的船舶发送的自身AIS信息，记录各已安装AIS的船舶的GPS参数；海事监管雷达探测雷达图像；将海事监管雷达探测到的雷达图像作为数据源，采用证据推理规则识别所监管区域范围内所有船舶；所有船舶被识别后，以海事雷达自身GPS坐标为参考，从雷达图像中计算出各被识别的所有船舶的GPS参数；将得到的所有船舶的GPS参数，与AIS得到的已安装AIS的船舶的GPS参数，相比较，筛选出未安装AIS的船舶的GPS参数；将未安装AIS的船舶的GPS参数，通过AIS系统发送给所监管区域范围内的已安装AIS的船舶。本发明能够及时发现没有安装AIS系统的船舶，以广播的形式实时发往在该航道航行的安装了AIS系统的船舶。
权利要求	1.一种基于雷达识别的AIS目标补发方法，其特征在于：它包括以下步骤： S1、在AIS收发装置和海事监管雷达共同的监管区域范围内，AIS收发装置接收已安装AIS系统的船舶发送的自身AIS信息，记录各已安装AIS的船舶的GPS参数；海事监管雷达探测所辖监管区域内的雷达图像，获取航道内静态及动态目标； S2、将海事监管雷达探测到的雷达图像作为数据源，采用证据推理规则识别所监管区域范围内所有船舶； S3、所有船舶被识别后，以海事雷达自身GPS坐标为参考，从雷达图像中计算出各被识别的所有船舶的GPS参数； S4、将S3得到的所有船舶的GPS参数，与AIS得到的已安装AIS的船舶的GPS参数，相比较，筛选出未安装AIS的船舶的GPS参数； S5、将未安装AIS的船舶的GPS参数，通过AIS系统发送给所监管区域范围内的已安装AIS的船舶。 2.根据权利要求1所述的基于雷达识别的AIS目标补发方法，其特征在于：所述的S2具体为：以雷达图像作为数据源，利用历史数据，获取船舶和虚假目标作为样本，分析样本在多帧图像中的位移和方向，计算出位移、方向与目标真实性的似然关系，利用证据推理规则做组合判断，从而识别所监管区域范围内所有船舶。 3.根据权利要求1所述的基于雷达识别的AIS目标补发方法，其特征在于：所述的S5中，未安装AIS的船舶的GPS参数，与航向信息一起，以AIS报文形式发出。 4.一种用于实现权利要求1或2所述的基于雷达识别的AIS目标补发方法的装置，其特征在于：待监测航道依次分为若干个监管区域范围，每个监管区域范围均设有能够全面覆盖该监管区域范围的AIS收发装置和海事监管雷达；AIS收发装置和海事监管雷达分别与数据处理系统连接。
说明书全文	一种基于雷达识别的AIS目标补发方法及装置技术领域 [0001] 本发明涉及内河航道管理及海事安全领域，具体涉及一种基于雷达识别的AIS目标补发方法及装置。背景技术 [0002] 船舶自动识别系统（AIS）由舰船飞机之敌我识别器发展而成，配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频（VHF）频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。 [0003] 然而对于长江水系、珠江水系、京杭运河水系等内河航道而言，航运量大且航道偏窄是其主要特征。在上述内河航道航行的绝大多数船舶为了保证航行的安全，根据相关规定都安装了AIS系统。与此同时，上述内河航道中也存在着数量庞大的小型的且没有安装AIS系统的船只。这些船只的存在，对航道的管理以及海事安全都是及其严重的威胁。发明内容 [0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种基于雷达识别的AIS目标补发方法及装置，能够及时发现没有安装AIS系统的船舶，以广播的形式实时发往在该航道航行的安装了AIS系统的船舶。 [0005] 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于雷达识别的AIS目标补发方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、在AIS收发装置和海事监管雷达共同的监管区域范围内，AIS收发装置接收已安装AIS系统的船舶发送的自身AIS信息，记录各已安装AIS的船舶的GPS参数；海事监管雷达探测所辖监管区域内的雷达图像，获取航道内静态及动态目标； S2、将海事监管雷达探测到的雷达图像作为数据源，采用证据推理规则识别所监管区域范围内所有船舶； S3、所有船舶被识别后，以海事雷达自身GPS坐标为参考，从雷达图像中计算出各被识别的所有船舶的GPS参数； S4、将S3得到的所有船舶的GPS参数，与AIS得到的已安装AIS的船舶的GPS参数，相比较，筛选出未安装AIS的船舶的GPS参数； S5、将未安装AIS的船舶的GPS参数，通过AIS系统发送给所监管区域范围内的已安装AIS的船舶。 [0006] 按上述方法，所述的S2具体为：以雷达图像作为数据源，利用历史数据，获取船舶和虚假目标作为样本，分析样本在多帧图像中的位移和方向，计算出位移、方向与目标真实性的似然关系，利用证据推理规则做组合判断，从而识别所监管区域范围内所有船舶。 [0007] 按上述方法，所述的S5中，未安装AIS的船舶的GPS参数，与航向信息一起，以AIS报文形式发出。 [0008] 一种用于实现所述的基于雷达识别的AIS目标补发方法的装置，其特征在于：待监测航道依次分为若干个监管区域范围，每个监管区域范围均设有能够全面覆盖该监管区域范围的AIS收发装置和海事监管雷达；AIS收发装置和海事监管雷达分别与数据处理系统连接。 [0009] 本发明的有益效果为：通过雷达数据与AIS系统数据补充，能够及时发现没有安装AIS系统的船舶，以广播的形式实时发往在该航道航行的安装了AIS系统的船舶；采用普通的海事监管雷达，对雷达性能没有特殊要求；使用同一的AIS收发装置，不需要对设备做额外的改装；使用基于证据推理（Evidential Reasoning Rule）规则做船舶识别，识别准确性超过90%。附图说明 [0010] 图1为本发明一实施例的结构示意图。 [0011] 图2为本发明一实施例的系统框图。 [0012] 图3为本发明一实施例的方法流程图。具体实施方式 [0013] 下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。 [0014] 雷达自从问世以来，一直以武器的身份存在。然而，随着社会经济的发展，以及雷达自身的性能特点，其使用的领域逐渐向民用渗透。尤其对于民航调度，海事监管等职能部门，雷达扮演着不可或缺的角色。在海事监管中，尤其对于内河航运，为了保证船舶航行的安全，各地海事部门都在其所管辖的航道范围内布设了监视雷达。雷达可视化系统能帮助海事监管、航道管理等职能部门高效地掌握航道内的各种信息。对于雷达可视化系统，其本质是基于设置在航道沿岸的监视雷达，通过计算机接收并处理安装在雷达上的雷达卡的输出雷达图像信号，达到对某一航道内的各种情况的实时监控。 [0015] 由于内河航道可航行区域受季节性影响，不同季节可供船舶航行的区域有限。因此，对于物标识别来说，可在雷达图像中先划定航线所在的区域，进而判断是否有物标存在；对于雷达图像中不合理区域所出现的物体，在识别处理过程中可直接摒弃，这样能大大降低运算量。 [0016] 根据雷达图像对航道中出现的物标进行有效识别之后需要继续对其跟踪，但是内河航道有其自身的特征，航道相对较窄，沿岸干扰信号较强，航道遮挡较多等。这些情况对于航道内的已被识别的目标物的继续跟踪造成了一定程度的干扰。在某些特殊情况下，会出现物标在雷达屏幕上消失或物标交换等情况。在这种情况发生后再次捕捉到物标后，识别结果是否和先期所识别的物标相吻合显得尤其重要。 [0017] 被识别跟踪的船舶信息与监管航道内所接收到的AIS数据进行比对，可区分出装有AIS系统的船舶和没有安装AIS系统的船舶。 [0018] 基于以上理论分析，本发明提供一种基于雷达识别的AIS目标补发方法，如图3所示，它包括以下步骤：S1、在AIS收发装置和海事监管雷达共同的监管区域范围内，AIS收发装置接收已安装AIS系统的船舶发送的自身AIS信息，记录各已安装AIS的船舶的GPS参数；海事监管雷达探测所辖监管区域内的雷达图像，获取航道内静态及动态目标。AIS接收装置接收被监管航道内已安装AIS系统的船舶发出的AIS信息，结合被监管航道的电子海图，将船舶信息动态显示于电子海图上。海事监管雷达对其所辖航道进行监控，设置雷达合理探测量程，利用掩膜去除航道外雷达回波，缩小目标识别区域。 [0019] S2、将海事监管雷达探测到的雷达图像作为数据源，采用证据推理规则识别所监管区域范围内所有船舶。具体为：以雷达图像作为数据源，利用历史数据，获取船舶和虚假目标作为样本，分析样本在多帧图像中的位移和方向，计算出位移、方向与目标真实性的似然关系，利用证据推理规则做组合判断，从而识别所监管区域范围内所有船舶。 [0020] S3、所有船舶被识别后，以海事雷达自身GPS坐标为参考，从雷达图像中计算出各被识别的所有船舶的GPS参数。 [0021] S4、将S3得到的所有船舶的GPS参数，与AIS得到的已安装AIS的船舶的GPS参数，相比较，筛选出未安装AIS的船舶的GPS参数。 [0022] S5、将未安装AIS的船舶的GPS参数，通过AIS系统发送给所监管区域范围内的已安装AIS的船舶；未安装AIS的船舶的GPS参数，可以与航向信息一起，以AIS报文形式发出。 [0023] 一种用于实现所述的基于雷达识别的AIS目标补发方法的装置，如图1和图2所示，待监测航道依次分为若干个监管区域范围，每个监管区域范围均设有能够全面覆盖该监管区域范围的AIS收发装置和海事监管雷达；AIS收发装置和海事监管雷达分别与数据处理系统连接。 [0024] 本实施例中，海事监管雷达安装于距离航道合适位置，AIS信号收发装置与海事监管雷达安装在同处。 [0025] 本发明提供一种基于雷达目标识别的AIS补发方法及装置，利用海事监管雷达对所辖航道内的物标进行监控，能有效识别出航道内静止及移动物标。对于疑似船舶的雷达回波做进一步识别处理，并对其进行跟踪，同时结合接收到的船舶AIS信号与各船舶回波信号做比对处理，进而标注出已安装AIS系统的船舶和未安装AIS系统的船舶，并将未安装AIS系统船舶的位置及航向信息以AIS报文形式发出，以方便已安装AIS系统的船舶及时排除可能出现的险情。 [0026] 以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

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