[发明专利]基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法

说明书

本发明公开了一种基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，该方法包括：S1，利用红外成像，获取每个海上目标的质心作为像方坐标。S2，根据红外相机的成像模型，得到像方坐标到物方坐标的转化关系，将每个海上目标的像方坐标转化为红外地理坐标。S3，根据红外成像的四角坐标，得到红外传感器的成像区域，筛选出有用的AIS信息，经过时序的线性插值处理，获取红外成像时刻每个AIS的坐标。S4，将红外地理坐标与AIS坐标进行关联。S5，根据关联上的若干对目标，解算出红外地理坐标与AIS坐标的变化关系，补偿红外图像的定位偏差。本发明的基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，能够校正红外图像的定位误差，提高非合作目标的定位精度。

技术领域

本发明涉及海上目标位置监测技术领域，尤其涉及一种基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法。

背景技术

天基海上监视相比于岸基等海上监视平台，作用距离远、覆盖范围广、没有国界限制与政治纠纷等，是各国卫星应用领域的重要发展方向。海上目标具有很强的红外辐射特性，利用红外相机很容易探测到海上目标，相比于可见光，红外成像传感器还可以在任何时段进行工作，因此在天基海洋监视中得到了很好的应用。自动识别系统(AIS)是一种基于GPS技术、甚高频技术和自组织时分多址技术的船舶自播报导航系统，具有识别跟踪船舶、避免碰撞、环境保护和搜索救援等功能。随着星载AIS技术的快速发展，极大拓展了传统岸基AIS有限的探测范围。星载AIS通过获取合作海上目标的发出的AIS消息，从而确定目标的身份、位置信息。由于星载AIS技术体制较为成熟，AIS载荷生产成本较低，体积较小，重量可控制到几千克内，可以很方便的搭载在其他卫星载荷上。将红外相机与AIS载荷结合，进行海上目标的同步探测，利用多源卫星传感器数据进行海上目标的协同定位，联合提高海上目标，特别是红外图像中非合作目标的定位精度。由于同时观测，对于AIS而言，其误差主要是GPS定位误差，目前的定位精度约为10m，差分GPS可以达到更高的精度，因此AIS位置可以被视为真实的目标位置。而由于红外相机受卫星平台稳定度等影响，红外图像的定位误差比AIS大很多。当星敏传感器精度不够或者存在系统误差却没有及时标校等情况下，图像的定位误差甚至比AIS大1～2个数量级，但图像中像素间的相对误差很小，绝对定位误差因此呈现一定的系统性。基于星载AIS与红外相机定位的特性，若能将两者得到的目标进行关联与协同定位，可以有效校正红外图像的定位误差，提高非合作目标的定位精度。目前全局最近邻(GNN)算法是多源传感器目标关联的最常用方法，但是在系统误差下目标关联效果不好，难以得到目标的精确位置。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明针对AIS与红外图像的特点提供了一种基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法。具体技术方案如下：

一种基于星载AIS与红外相机的海上目标协同定位方法，所述方法包括：

S1，利用红外成像，获取每个海上目标的质心作为像方坐标；

S2，根据红外相机的成像模型，得到像方坐标到物方坐标的转化关系，将每个海上目标的像方坐标转化为红外地理坐标；

S3，根据红外成像的四角坐标，得到红外传感器的成像区域，筛选出有用的AIS信息，经过时序的线性插值处理，获取红外成像时刻每个AIS的坐标；

S4，将红外地理坐标与AIS坐标进行关联；

S5，根据关联上的若干对目标，解算出红外地理坐标与AIS坐标的变化关系，补偿红外图像的定位偏差。

可选地，步骤S1中，对于红外成像得到的图像，采用双参数恒虚警检测方法，并利用积分图进行求解，CFAR判定条件为：

μ_T＞μ_B+K_cfarσ_B