一种基于监视雷达的陆地掩模制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于雷达目标处理领域，设及一种基于监视雷达的陆地掩模制备方法，尤 其是指用于船舶交通导航系统(Vessel Traffic Services,简称VTS)中水陆区域的标识和 陆地掩模的生成技术。
【背景技术】
[0002] 在VTS系统中，监视雷达(也称VTS雷达)通过周期扫描实现对相关水域目标的检测 与跟踪。当应用于近岸目标或内河区域目标检测时，雷达微波照射至陆地、桥梁等非水面目 标后，由于其反射特性较强，会在雷达回波上形成检测目标。若不能有效区分水面目标和陆 地目标，在目标跟踪处理后，则会将运些非水面目标信息上报至VTS中屯、，不仅容易造成目 标跟踪错误、造成网络资源浪费等，还会对VTS中屯、信息融合造成影响。因此，从监控整体考 虑，有必要对水面目标区域和非水面目标区域进行有效划分，确保雷达仅对水面目标进行 处理，保证检测和跟踪的连续性和准确性。
[0003] 陆地掩模技术常被用于VTS雷达目标检测与跟踪处理中。通过制备与装订陆地掩 模，在对目标进行检测与跟踪时，可有效区分水域目标和非水域目标，实现水域目标的有效 检测和跟踪，保证跟踪的可靠性。VTS系统中，常用的陆地掩模制备方法主要依赖数字海图 技术，将雷达安装点位置信息与数字海图相结合，通过坐标转换与映射，给出不同角度与距 离条件下的水陆目标分割情况。陆地掩模制作的精度取决于数字海图的精度，对于无数字 海图区域，无法实现陆地掩模的制备和水陆目标的区分。此外，由于VTS雷达天线安装的高 度不同，在目标检测距离上会存在一定误差，直接使用数字海图进行陆地掩模制作在部分 区域会存在检测误差。
[0004] 本发明的目的是不依赖于数字海图，利用安装于本地的VTS雷达，通过雷达目标检 测技术，结合相关水域陆地分布情况，实现监视雷达陆地掩模的制备。
【发明内容】
[0005] 针对前述【背景技术】中基于电子海图陆地掩模制作方法存在的缺陷和不足，提供一 种基于本地VTS雷达与本地水陆分布先验知识相结合的陆地掩模制备方法，其可有效区分 水面目标和非水面目标，提高雷达水面目标检测与跟踪的可靠性和有效性。
[0006] 由W上分析可知，实现不依赖与电子海图的陆地掩模制备，基于本地VTS雷达与本 地水陆分布先验知识，提出一种基于监视雷达的陆地掩模制备方法。
[0007] -种基于监视雷达的陆地掩模制备方法，该方法包括如下步骤：
[000引（1)使用固定频率对VTS雷达的检测目标距离和方位进行修正，从而获得距离修正 AL和方位修正Δα;
[0009] (2)对待检测水域进行全景观测，获得检测后相关水域全景矩阵，该矩阵为距离、 方位二维矩阵；
[0010] (3)使用距离修正Δ L和方位修正Δ α对全景矩阵Μ进行校正，获得校正后相关水域 距离、方位的全景矩阵汾；
[0011] (4)结合本地水陆分布先验知识，对校正后全景矩阵痴各检测连通区域进行填充；
[0012] (5)该各检测连通区域填充后的校正后全景矩阵麻即为本地相关水域陆地掩模。
[0013] 进一步的，上述步骤(1)中，监视VTS雷达采用脉冲压缩技术。
[0014] 进一步的，上述步骤(1)中，采用位置已知的航标进行距离和方位校正。
[0015] 进一步的，上述步骤（1)中，距离修正Δ L和方位修正Δ α通过VTS雷达检测与跟踪 位置已知的特定目标来实现。
[0016] 进一步的，该目标是航标等助航设施，或者是装有高精度定位装置的小型巡逻船 只。
[0017] 进一步的，上述步骤(2)中，为了提高相关水域全景矩阵Μ方位分辨率，可通过雷达 天线多周检测实现。
[0018] 进一步的，在预定的检测周期内，保留所有不同的检测角度信息，按序生成全景矩 阵Μ。
[0019] 进一步的，上述步骤(4)中，所述填充方法为水面区域填充1，其它区域填充0。
[0020] 相比基于数字海图的陆地掩模制备方法，本发明的有益效果如下：
[0021] (1)不依赖于电子海图，适用于电子海图未知或电子海图精度不高区域监视雷达 的目标检测与跟踪；
[0022] (2)陆地掩模制备依据监视雷达本身，对监视雷达的匹配性更强。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明中基于监视雷达的陆地掩模制备流程图；
[0024] 图2是本发明【具体实施方式】中包含水陆分布先验知识的雷达检测结果示意图；
[0025] 图3是本发明【具体实施方式】中生成的陆地掩模示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合某监视雷达在内河场合下的应用，对发明的技术方案详细说明如下。
[0027] 雷达作为船舶交通管理系统的重要组成部分，其向相关水域主动发射微波信号， 通过接收目标反射回波，主要实现相关水域内船舶捕捉、定位与跟踪等功能，通过数据处 理，可进一步获取目标的速度、航向和运动轨迹等动态信息。影响VTS雷达性能的主要指标 包括:探测距离、距离分辨率、方位分辨率和定位精度等。其中，距离分辨率和方位分辨率是 定位精度的基础，也是本发明中陆地掩模制备方法中的构成要素。
[0028] 距离分辨率表示雷达区分同一方位上两个相邻目标的能力。对于单载频雷达信号 来说，由于其发射信号时宽带宽积为1，与发射脉冲宽度对应的距离模糊可表示为：
[0029]
(1)
[0030] 式中，C为光速，τ为发射脉冲宽度。可见发射脉冲宽度越大，距离分辨率越差。依据 式（1)，发射脉宽为化S时，距离分辨率则为300m，运也是单载频磁控管雷达发射脉宽不能太 大的原因；对于脉冲压缩体制雷达来说，其发射信号时宽带宽积远大于1，通过脉冲压缩技 术，距离分辨率Sr2主要由发射信号带宽B决定：
[00 川
口）
[0032] 式中，B为发射信号带宽，只要发射信号带宽够大，对于远距离目标仍可获得较高 的距离分辨率。
[0033] 方位分辨率表示雷达区分同一距离上的相邻两个目标的能力。VTS雷达的方位分 辨率主要与