基于海上监视系统的非合作目标检测与类型识别方法研究

The ocean is an important barrier for national security. There is about half of the 200 nautical miles exclusive economic zone (EEZ) of china have dispute with neighbor countries. Because of other countries' ships often enter the EEZ to do illegal activities like investigation, exploration and production, the surveillance of these illegal ships is one of the rights tasks for China Marine Surveillance. Only using the single method for ship surveillance cannot meet the actual demand, Joint together airborne Synthetic Aperture Radar (SAR), space borne SAR, surface wave radar (SWR) and AIS to form a maritime surveillance system (MSS) has become an inevitable choice. An experiment platform has been built by project team for ship targets surveillance system which includes space borne SAR, Airborne SAR, SWR and AIS. This project based on the MSS mentioned above to develop the detection and identification methods for non-cooperative target through the integration of point trace, track and type of ship target. Research include: non-cooperative target detection based on point trace / track information; Target type identification based on airborne/space borne SAR; point trace/track fusion detection combine the type identification results of non-cooperative target; Experimental verification based on MSS research. The researches results of this project can be directly services maritime surveillance system in China Marine Surveillance business applications, also provide technical support for the Chinese maritime surveillance maritime rights.

海洋是国家安全的重要屏障，在我国200海里专属经济区中，约一半与周边国家存在争议，他国舰船经常进入我专属经济区，进行非法调查、勘探和生产等活动，因此对这些非法舰船的监测是中国海监主要维权任务之一。针对海上舰船的单手段监测已不能满足实际需求，协同机载SAR、星载SAR、地波雷达和AIS形成海上监视系统成为必然选择。项目所在团队已经搭建了包括星载SAR、机载SAR、地波雷达和AIS等在内的海上目标协同探测实验平台。 项目基于这样的海上监视系统，通过融合上述手段所提供的舰船目标点迹、航迹和类型等信息，发展针对非合作目标的检测与类型识别方法。研究内容包括：基于点迹/航迹信息的非合作目标检测，基于星载/机载SAR的非合作目标类型识别，结合目标类型识别结果的点迹/航迹融合探测，基于海上监视系统研究成果的实验验证。项目研究成果可直接服务于中国海监海上监视系统业务化应用，为中国海监的海上维权提供技术支撑。

海洋是国家安全的重要屏障，海上船只管理是海洋管理的主要工作之一，对船只尤其是非法船只的监测是中国海监主要维权任务之一。针对海上船只，单手段监测已不能满足实际需求，本项目基于已经搭建的星载SAR、机载SAR、高频地波雷达和AIS等海上目标探测平台，开展基于多种平台实验数据的融合探测研究。本项目完成的主要研究内容有：.1. 点迹关联算法。针对高频地波雷达、星载SAR和AIS的点迹探测数据的特点，分别提出了高频地波雷达和AIS的JVC最优点迹关联算法，高频地波雷达、星载SAR和AIS的多特征最大似然点迹关联算法，算法解决了数据密集分布情况下的多传感器关联问题，提高了目标的关联度。.2. 航迹关联算法。针对高频地波雷达和AIS的航迹关联问题，分别提出了模糊航迹关联算法和全局最优航迹关联算法等航迹关联算法，为高频地波雷达的误差校准提供了一个理论基础，也为非合作目标的跟踪提供了可实现的有用比对信息。.3. 双频地波雷达舰船目标跟踪算法。针对高频地波雷达单频率目标跟踪的海杂波速度盲区问题，提出一种基于AIS校准的双频融合探测算法。该算法解决了单频地波雷达跟踪中的目标丢失问题，克服了手动切换频率进行跟踪的弊病，首次提出双频融合数据自适应船只跟踪。.4. 基于星载SAR和机载SAR的舰船类型识别算法。首先采用人工标定的方法，将SAR图像与AIS信息进行匹配分析并提取舰船目标，建立了SAR舰船识别标准样本数据库。基于此数据库，提出了一种双参数CFAR与目标区域连通相结合的SAR图像舰船假目标检测判别算法，有效抑制了由于方位向模糊而导致的鬼影目标，将虚警率降低5~9%，最后采用神经网络识别算法，有效识别了捕捞船、集装箱船、油轮船三类船只，识别率达92%。.5. 设计完成了海上卫星监视仿真平台和海上目标多传感器融合算法实验平台，通过目标检测识别与融合探测跟踪算法，实现对海上合作目标和非合作目标的准确监测，为中国海监海上维权执法提供技术支持。.本项目研究成果可直接服务于中国海监海上监视系统业务化应用。