【摘要】：隨著海洋監(jiān)視需求與日俱增,海洋監(jiān)視技術(shù)發(fā)展受到越來越多國家的重視。星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)已廣泛應(yīng)用于大范圍海洋監(jiān)視,特別地,其全天時、全天候和寬覆蓋的工作能力使其成為監(jiān)視遠(yuǎn)洋艦船目標(biāo)的首選。然而,星載SAR圖像艦船目標(biāo)分類識別難度較大,極大地影響了艦船目標(biāo)監(jiān)視效率。針對SAR海洋監(jiān)視應(yīng)用的迫切需求與實(shí)際困難,瞄準(zhǔn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢,結(jié)合“十二五”武器裝備預(yù)研項目,本文以自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System,AIS)輔助提高星載SAR圖像艦船目標(biāo)解譯能力為研究出發(fā)點(diǎn),對基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究與探索。基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視本質(zhì)上是信息融合問題。本文在對基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)的研究背景、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢歸納、總結(jié)與分析的基礎(chǔ)上,對基于星載SAR與AIS綜合的艦船目標(biāo)監(jiān)視關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了正確地定位,從特征層信息融合考慮,重點(diǎn)對面向融合的星載SAR與AIS信息預(yù)處理、星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以及星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測與識別三項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。面向融合的星載SAR與AIS信息預(yù)處理是研究基礎(chǔ)。為了得到精確的艦船特征信息,研究了星載SAR圖像艦船目標(biāo)信息提取和AIS信息解碼技術(shù)。針對復(fù)雜海況條件下星載SAR圖像艦船目標(biāo)檢測問題,提出了一種高分辨率星載SAR圖像艦船目標(biāo)自適應(yīng)恒虛警率檢測算法,較好地解決了海面不均勻SAR圖像艦船檢測虛警率高的問題。在此基礎(chǔ)上對艦船幾何、地理與運(yùn)動參數(shù)提取方法進(jìn)行了歸納總結(jié)。研究實(shí)現(xiàn)了星載AIS“天拓一號”和岸基AIS信息解碼及校驗方法。在對星載SAR圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量及定位誤差水平分析基礎(chǔ)上,實(shí)驗研究了星載SAR與AIS信息時空校準(zhǔn)方法。星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是研究核心。首先研究了基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法。在分析影響星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)主要因素的基礎(chǔ)上對其三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)——位置投影、位置預(yù)測與搜索匹配進(jìn)行了實(shí)驗分析。為了增強(qiáng)基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的魯棒性,分別對其三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)。針對復(fù)雜海況及艦船非線性運(yùn)動的情況,提出了改進(jìn)的艦船運(yùn)動預(yù)測模型,包括航向變化航位預(yù)測模型以及航位灰色預(yù)測模型。針對星載SAR圖像運(yùn)動艦船目標(biāo)存在多普勒位移現(xiàn)象,在分析影響多普勒位移精度因素及其誤差的基礎(chǔ)上,提出了多普勒位移估計中投影航向與投影航速估計的改進(jìn)方法。針對系統(tǒng)誤差較大以及高密度航行等情況,提出了基于空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法——基于一致性點(diǎn)漂移(Coherent Point Drift,CPD)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法,實(shí)驗評估了算法性能。在對基于位置特征信息的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)研究基礎(chǔ)上,對基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行了研究探索。提出了基于位置與屬性特征信息融合的星載SAR與AIS數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法,具體分析了其關(guān)鍵技術(shù)——融合特征選擇、融合決策準(zhǔn)則與決策結(jié)果評估。重點(diǎn)針對融合決策準(zhǔn)則,實(shí)驗研究對比分析了加權(quán)平均、非線性乘積、Dempster-Shafer(DS)證據(jù)理論推理以及模糊綜合四種融合決策方法的特點(diǎn)。星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測與識別是研究目的。與星載SAR圖像艦船目標(biāo)檢測與識別相比,有效地提高了艦船目標(biāo)監(jiān)視效率。首先提出了星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測與識別模型,為融合檢測與識別提供了技術(shù)路線與方案。特別地,提出了一種基于層次分析法的高分辨率星載SAR圖像艦船目標(biāo)分類識別方法,建立了艦船特征選擇和分類決策中新的客觀評價準(zhǔn)則,并利用TerraSAR-X數(shù)據(jù)實(shí)驗驗證了其有效性,為星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合識別研究提供了技術(shù)支撐。最后利用實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測與識別實(shí)驗,實(shí)驗分析驗證了星載SAR與AIS信息艦船目標(biāo)融合檢測與識別技術(shù)方案的可行性。
[Abstract]:With the increasing demand of the ocean monitoring, the development of ocean monitoring technology has been paid more and more attention by more and more countries. The star-borne synthetic aperture radar (SAR) has been widely used in the wide range of ocean surveillance, and in particular, it is the first choice to monitor the target of the ocean-going ship all day, all-weather and wide coverage. however, that recognition difficulty of the target classification of the star-borne SAR image is great, and the target monitoring efficiency of the ship is greatly influenced. Aiming at the urgent demand and practical difficulties of the application of SAR's marine surveillance, aiming at the development trend of advanced technology at home and abroad, and combining with the pre-research project of the 鈥，

本文編號：2345776