中文引用格式： 胡愛蘭，覃永松. 改進(jìn)自適應(yīng)加權(quán)的海面目標(biāo)距離測量和跟蹤[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(7)：20-28.
英文引用格式： Hu Ailan，Qin Yongsong. Improvement of adaptive weighted distance measurement and tracking for sea surface targets[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：20-28.
引言
在航行安全[1]、海上作戰(zhàn)[2]以及自然災(zāi)害監(jiān)測等場景中，海上目標(biāo)距離探測和跟蹤在海洋安全和軍事應(yīng)用中越來越顯得重要和迫切，精確而可靠的目標(biāo)距離測量是確保任務(wù)成功和決策準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。然而，海上目標(biāo)距離探測面臨著許多挑戰(zhàn)，海面環(huán)境的復(fù)雜性，如波浪、海霧、海況變化等，給目標(biāo)距離測量帶來了很大的困難。特別是在海雜波[3]等海上背景干擾下，雷達(dá)接收到的信號中由于包含背景雜波，導(dǎo)致目標(biāo)的回波信號與背景雜波相互混合增加了海面目標(biāo)距離測量的不確定性，也使得雷達(dá)系統(tǒng)更難以有效地檢測到目標(biāo)，同時雜波可以在方位角方向上引入額外的噪聲和波動，使得精確測量目標(biāo)在方位上的位置變得更加困難，海面波動引起的波動也可能會被錯誤地解釋為目標(biāo)的運動，從而影響速度測量的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致目標(biāo)距離的測量精度進(jìn)一步降低。由于傳統(tǒng)的單一雷達(dá)系統(tǒng)受到各種環(huán)境因素的局限，單一雷達(dá)的目標(biāo)測量結(jié)果往往難以滿足實際應(yīng)用的需求。為了克服這些限制，研究人員開始將多個雷達(dá)系統(tǒng)聯(lián)合使用，并利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)來提高目標(biāo)距離的測量精度和可靠性。數(shù)據(jù)融合作為一種將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合的技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)距離探測領(lǐng)域。通過將多個雷達(dá)系統(tǒng)的測量結(jié)果進(jìn)行融合，數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以充分利用各個傳感器的優(yōu)勢，將其組合成一個更準(zhǔn)確、可靠的最終結(jié)果。與單一雷達(dá)測量相比，多傳感器數(shù)據(jù)融合具有更高的抗干擾能力、更好的魯棒性和更高的測量精度。
在多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的研究中，卡爾曼濾波算法[4]（KF算法）、粒子濾波算法[5]、自適應(yīng)加權(quán)融合算法[6-8]、深度學(xué)習(xí)方法[9]、改進(jìn)支持度的加權(quán)融合[10-12]等被廣泛研究并應(yīng)用于各個領(lǐng)域。余建國[13]通過在多艦船雷達(dá)遠(yuǎn)距離目標(biāo)跟蹤中應(yīng)用卡爾曼濾波算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合提高船舶遠(yuǎn)距離目標(biāo)的跟蹤精度，但該模型局限于已知目標(biāo)的運動模型；劉苗苗[14]等通過改進(jìn)自適應(yīng)加權(quán)融合算法應(yīng)用于綜合管廊環(huán)境溫度監(jiān)測中，提高了地下空間環(huán)境信息監(jiān)測的精確度；匡亮[15]等通過改進(jìn)傳感器支持度函數(shù)應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)融合中，有效彌補現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確率低等問題；張良成[16]等人提出一種依據(jù)質(zhì)量因子情況動態(tài)完成多源數(shù)據(jù)融合算法，從而得到綜合精度優(yōu)于雷達(dá)數(shù)據(jù)源的融合航跡結(jié)果。上述算法針對不同的應(yīng)用場景有效提升了數(shù)據(jù)融合的準(zhǔn)確性和可靠性，但并不能對于實時變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)性測量，并且都致力于在單個融合模型中尋找更優(yōu)的權(quán)重分配方式以及更可靠的傳感器。
本文針對海面目標(biāo)距離測量精度低、可靠性低的問題,提出了一種改進(jìn)的自適應(yīng)加權(quán)融合算法，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)來獲得更準(zhǔn)確和可靠的實時海上目標(biāo)距離測量結(jié)果。本文采用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、異常數(shù)據(jù)剔除、改進(jìn)支持度函數(shù)、自適應(yīng)加權(quán)融合、分段數(shù)據(jù)融合等方法，設(shè)計并解決海上目標(biāo)距離測量中面臨的問題。通過仿真實驗和對比分析，驗證了所提出算法的有效性和優(yōu)越性。
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作者信息：
胡愛蘭1，覃永松2
（1.華北計算機系統(tǒng)工程研究所，北京 100038；
2.西安電子科技大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000）
