基于JVC的紧凑型地波雷达海上目标点迹-航迹最优关联方法.docx

【基于JVC的紧凑型地波雷达海上目标点迹-航迹最优关联方法】 地波雷达，特别是高频地波雷达（HFSWR），利用3到30 MHz的电磁波沿着海面传播，能够实现对海上目标和海洋环境的远距离、全天候监控，具有成本效益高的优势。然而，传统大型阵列式地波雷达的部署和维护困难限制了其应用。为了克服这些挑战，紧凑型地波雷达系统应运而生，如CODAR的SeaSonde系统、武汉大学的OSMAR系统以及自研的CORMS系统。这些系统具有小巧、灵活、易于部署的特点，适合在海岛或船只上使用。 尽管紧凑型地波雷达系统有诸多优点，但由于天线阵列孔径减小和发射功率降低，它们在目标定位和跟踪方面面临诸多问题。目标跟踪是数据关联和状态估计的循环过程，其中点迹-航迹关联是关键步骤。在紧凑型地波雷达中，由于精度下降和杂波干扰，错误的关联可能导致航迹断裂，影响跟踪效果。 现有的点迹-航迹关联算法大致分为两类：一类基于空间状态信息，如最近邻数据关联（NNDA）、全局最近邻数据关联（GNNDA）、概率数据关联（PDA）和联合概率数据关联（JPDA）等；另一类基于模糊数学和神经网络，如模糊关联算法和神经网络关联算法。然而，这些算法在目标密集和杂波环境下的表现各有局限。 针对这些问题，文章提出了一种基于JVC算法的点迹-航迹最优关联方法。JVC算法，全称为Jonker-Volgenant-Castanon算法，是一种寻找全局最小关联代价的优化算法。该方法将紧凑型地波雷达的多普勒速度信息与目标的距离和方位角相结合，形成全面反映目标状态的参数集，并通过分析这些参数的测量误差来构建关联代价矩阵。然后，JVC算法用于寻找这个矩阵中的全局最小值，以确定最佳的点迹-航迹匹配。 通过仿真和实际数据的实验，文章证明了这种方法在提高关联精度、减少误关联和防止航迹断裂方面的有效性。这种方法的独特之处在于它从全局最优的角度处理多目标关联问题，避免了传统方法可能出现的航迹竞争问题，尤其适用于紧凑型地波雷达的目标跟踪挑战。 该研究为紧凑型地波雷达的多目标跟踪提供了一种新的优化策略，有助于提升系统在复杂环境下的跟踪性能，进一步推动了地波雷达技术的发展和应用。