VTS模拟器中雷达跟踪模型检验系统

摘要

VTS系统在改善船舶交通秩序,减少船舶交通事故,提高船舶运行效率以及保护海洋环境等方面取得了显著成效,已成为海事部门实施船舶交通管理的重要手段。
　　 雷达跟踪系统作为VTS中的重要组成部分,主要用来预测和跟踪船舶的位置。在跟踪过程中,应根据目标的运动模型对跟踪的方法进行选取,如果采用的跟踪方法不适合此运动模型,可能会导致滤波结果的发散,造成被跟踪目标的丢失,达不到跟踪的目的,这就需要对跟踪方法进行检验。但是目前的跟踪检验大部分采用实船测试方法,不仅成本高,条件苛刻,而且不能进行事先检验,具有很大的局限性,因此研究跟踪检验的模拟系统是非常重要而必要的。
　　 本文利用VTS模拟器中的雷达跟踪数据进行跟踪检验,实现了不同的运动模型下不同跟踪方法的检验。本论文的主要工作如下:
　　 首先,分析了雷达跟踪系统中的跟踪模型,船舶的运动模型,研究了其中主要的运动参数。为后续的系统实现部分奠定了坚实的基础。
　　 其次,分析了此系统要实现的功能,在此基础上设计了实现系统功能的流程图,并对流程图中的各个模块进行了详细的方案设计。
　　 再次,用.NET平台构建了人机交互界面,用MATLAB工具实现了滤波处理,并将其显示在输出界面中。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 VTS系统中雷达跟踪检验研究的现状

1.3 论文研究的内容、方法

1.4 论文研究的组织结构

第2章 现代雷达跟踪系统关键技术分析

2.1 目标跟踪技术基本原理

2.2 跟踪坐标系

2.2.1 平面极坐标

2.2.2 坐标系的转换

2.3 目标运动模型分析

2.3.1 匀速运动模型

2.3.2 匀加速运动模型

2.3.3 匀速转向模型

2.4 滤波方法跟踪性能的研究

2.4.1 滤波模型的研究

2.4.2 α-β滤波方法跟踪性能的研究

2.4.3 α-β-γ滤波方法跟踪性能的研究

2.4.4 卡尔曼滤波方法跟踪性能的研究

2.5 滤波方法的选择准则

第3章 雷达跟踪模拟器的方案设计

3.1 模拟器的整体功能需求

3.2 实现系统功能的流程设计

3.2.1 目标跟踪滤波功能的流程设计

3.2.2 检验功能的流程设计

3.3 目标跟踪模型选择模块的设计

3.4 目标跟踪滤波模型的设计

3.4.1 α-β滤波器跟踪算法的流程

3.4.2 α-β-γ滤波器跟踪算法的流程

3.4.3 卡尔曼 滤波器跟踪算法的流程

3.5 人机交互界面的设计

第4章 雷达跟踪模拟器的实现

4.1 观测值和真值的来源

4.2 目标跟踪的模拟

4.2.1 α-β滤波器跟踪模拟的实现

4.2.2 α-β-γ滤波器跟踪模拟的实现

4.2.3 卡尔曼滤波器跟踪模拟的实现

4.3 人机交互界面的实现

4.3.1 输入模块的实现

4.3.2 结果显示模块的实现

第5章 结束语

参考文献

致谢

研究生履历