本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)革命的開(kāi)始，船用導(dǎo)航設(shè)備得到了迅速的發(fā)展，除了利用導(dǎo)航雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，還逐漸融入了電子海圖、計(jì)程儀、羅經(jīng)、gps、ais等諸多助航設(shè)備，對(duì)航海事業(yè)的發(fā)展有了巨大的推動(dòng)作用。其中，ais(automaticidentificationsystem，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))是一種把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、衛(wèi)星定位信息以及信息處理等技術(shù)綜合為一體的新型數(shù)字助航設(shè)備。ais能測(cè)出船舶的實(shí)時(shí)靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息，這些信息精度高，且信息量大，位置精度高，且不受地形、天氣以及海上狀況影響。ais的這些優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了雷達(dá)再導(dǎo)航和避碰的局限性。

由于船舶條件的限制，無(wú)法保證雷達(dá)天線和ais安裝在同一位置，當(dāng)雷達(dá)圖像與ais目標(biāo)顯示在一起時(shí)，會(huì)發(fā)生偏差，因此需要根據(jù)ais目標(biāo)對(duì)雷達(dá)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的校準(zhǔn)工作是通過(guò)人為觀察兩者差異，手動(dòng)設(shè)定距離偏移和方位偏移，以調(diào)整雷達(dá)圖像中心或角度實(shí)現(xiàn)兩者的匹配，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)本身的校準(zhǔn)。然而，手動(dòng)校準(zhǔn)無(wú)法保證雷達(dá)圖像和ais目標(biāo)準(zhǔn)確重合，導(dǎo)致校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率相對(duì)較低，且人為因素導(dǎo)致校準(zhǔn)差異較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法及裝置，能夠快速準(zhǔn)確地確定出最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量，進(jìn)而有效地提高雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率。

本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法，包括：

獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集；

采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類；

查找各個(gè)類中的參考ais目標(biāo)，所述參考ais目標(biāo)為距離對(duì)應(yīng)聚類的中心最近且偏移方位與雷達(dá)目標(biāo)一致的ais目標(biāo)；

搜索與所述參考ais目標(biāo)位置最接近和/或航速差別最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)；

計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

可選地，所述獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集之后，所述方法還包括：

判定所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量是否少于預(yù)設(shè)閾值；

若所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量少于預(yù)設(shè)閾值，則擴(kuò)大搜索范圍至第二預(yù)設(shè)搜索范圍，獲取所述第二預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集。

可選地，所述采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類之前，所述方法還包括：

根據(jù)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)所述ais目標(biāo)集中的各個(gè)ais目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)；

對(duì)坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)后的各個(gè)ais目標(biāo)按照偏移方位進(jìn)行排序。

可選地，所述采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類，包括：

從所述ais目標(biāo)集中選取偏移方位差別大于預(yù)設(shè)方位閾值的預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)ais目標(biāo)作為聚類中心；

計(jì)算每一聚類中心的ais目標(biāo)的均值μi，公式如下：

其中，rai為ais目標(biāo)的距離值，θai為ais目標(biāo)的方位值；

根據(jù)每一聚類中心的ais目標(biāo)的均值μi對(duì)所述ais目標(biāo)中的其他ais目標(biāo)進(jìn)行聚類，并在聚類過(guò)程中實(shí)時(shí)更新當(dāng)前類的質(zhì)心，直到所述ais目標(biāo)集所有的ais目標(biāo)完成分類。

可選地，所述計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，包括：

采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

可選地，所述采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量，包括：

將所述距離偏移量p和方位偏移量q分別分成l塊，其中任意一塊由其對(duì)應(yīng)的起始值s、結(jié)束值e和中間值m表示，即表示為和的形式，i為對(duì)應(yīng)的塊數(shù)；

以每一塊的均值mi作為其對(duì)應(yīng)的偏移量，計(jì)算各個(gè)塊與所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)的均方誤差和erri，公式如下：

其中，rrj為雷達(dá)目標(biāo)的距離值，θrj為雷達(dá)目標(biāo)的方位值，raj為ais目標(biāo)的距離值，θaj為ais目標(biāo)的方位值；

選取均方誤差和最小的塊作為目標(biāo)塊，并遍歷所述目標(biāo)塊中每一可選的距離偏移量和方位偏移量分別進(jìn)行均方誤差和的計(jì)算，并選取目標(biāo)塊中均方誤差和最小的距離偏移量和方位偏移量作為最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集；

聚類模塊，用于采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類；

查找模塊，用于查找各個(gè)類中的參考ais目標(biāo)，所述參考ais目標(biāo)為距離對(duì)應(yīng)聚類的中心最近且偏移方位與雷達(dá)目標(biāo)一致的ais目標(biāo)；

搜索模塊，用于搜索與所述參考ais目標(biāo)位置最接近和/或航速差別最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)；

校準(zhǔn)模塊，用于計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

可選地，所述裝置還包括：

判定模塊，用于在所述獲取模塊獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集之后，判定所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量是否少于預(yù)設(shè)閾值；

所述獲取模塊，還用于當(dāng)所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量少于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，擴(kuò)大搜索范圍至第二預(yù)設(shè)搜索范圍，獲取所述第二預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集。

可選地，所述裝置還包括：

預(yù)處理模塊，用于在所述采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類之前，根據(jù)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)所述ais目標(biāo)集中的各個(gè)ais目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)，并對(duì)坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)后的各個(gè)ais目標(biāo)按照偏移方位進(jìn)行排序。

可選地，所述校準(zhǔn)模塊，具體用于采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法及裝置，能夠快速準(zhǔn)確地確定出最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量，并根據(jù)最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的自動(dòng)校準(zhǔn)，進(jìn)而有效地提高雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率，而且具有較強(qiáng)的魯棒性。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的ais目標(biāo)與雷達(dá)目標(biāo)回波的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))，具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非被特定定義，否則不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

為了解決現(xiàn)有雷達(dá)目標(biāo)校準(zhǔn)技術(shù)中手動(dòng)校準(zhǔn)無(wú)法保證雷達(dá)圖像和ais目標(biāo)準(zhǔn)確重合，導(dǎo)致校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率相對(duì)較低，且人為因素導(dǎo)致校準(zhǔn)差異較大的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法及裝置，有效地提高雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率。

圖1示意性示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法的流程圖。參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法具體包括以下步驟：

s11、獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集。

在實(shí)際應(yīng)用中，第一預(yù)設(shè)搜索范圍可以設(shè)置為1nm到6nm范圍，通過(guò)在1nm到6nm范圍內(nèi)搜索ais目標(biāo)集，得到ais目標(biāo)列表。具體的，本發(fā)明實(shí)施例中選擇浮標(biāo)作為ais目標(biāo)的校準(zhǔn)對(duì)象，是因?yàn)楦?biāo)是固定目標(biāo)，且雷達(dá)回波面積較小，可近似看作為點(diǎn)目標(biāo)，在配準(zhǔn)過(guò)程中誤差相對(duì)較?。欢走x1nm到6nm范圍內(nèi)目標(biāo)，是因?yàn)?nm內(nèi)的目標(biāo)是船用導(dǎo)航雷達(dá)主要關(guān)注的范圍，而1nm內(nèi)雷達(dá)回波受海雜波影響較大，為了校準(zhǔn)精確本發(fā)明實(shí)施例避開(kāi)選擇近距離的目標(biāo)作為參考目標(biāo)。

s12、采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類。

s13、查找各個(gè)類中的參考ais目標(biāo)，所述參考ais目標(biāo)為距離對(duì)應(yīng)聚類的中心最近且偏移方位與雷達(dá)目標(biāo)一致的ais目標(biāo)。

本實(shí)施例中，在每一類中心附近尋找合適的參考ais目標(biāo)，需要具備以下兩個(gè)條件：

1、距離聚類中心較近；

2、選擇的ais目標(biāo)與其雷達(dá)目標(biāo)回波位置偏差方向一致。

如圖2所示，三角形是ais目標(biāo)的標(biāo)志，灰色圖案的是雷達(dá)回波。圖中所選的ais目標(biāo)都位于其對(duì)應(yīng)的雷達(dá)回波左側(cè)。通過(guò)調(diào)整雷達(dá)圖像中心位置，可使雷達(dá)回波的中心與ais中心距離最小，如圖2中箭頭指向的位置，當(dāng)雷達(dá)圖像平移到此處時(shí)，目標(biāo)b和目標(biāo)c中心與雷達(dá)回波中心重合，目標(biāo)a的ais中心與雷達(dá)回波中心距離減小。

s14、搜索與所述參考ais目標(biāo)位置最接近和/或航速差別最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)。

當(dāng)選中了參考ais目標(biāo)之后，則搜索與其匹配的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)。通過(guò)計(jì)算位置均方差和航速均方差，搜索其誤差值最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)。如果與其融合的雷達(dá)目標(biāo)關(guān)系不符合位置偏差方向一致的條件，返回到步驟s13，重新尋找參考ais目標(biāo)。

s15、計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法，能夠快速準(zhǔn)確地確定出最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量，并根據(jù)最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的自動(dòng)校準(zhǔn)，進(jìn)而有效地提高雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率，而且具有較強(qiáng)的魯棒性。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集之后，所述方法還包括：

判定所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量是否少于預(yù)設(shè)閾值；

若所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量少于預(yù)設(shè)閾值，則擴(kuò)大搜索范圍至第二預(yù)設(shè)搜索范圍，獲取所述第二預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集。

本發(fā)明實(shí)施例中，為了確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，ais目標(biāo)集中ais目標(biāo)的個(gè)數(shù)不能小于預(yù)設(shè)閾值n，如果ais目標(biāo)的個(gè)數(shù)小于n時(shí)，則需要再擴(kuò)大搜索范圍至第二預(yù)設(shè)搜索范圍。優(yōu)選地，本實(shí)施例中可以擴(kuò)大搜索范圍到8nm。

可理解的，擴(kuò)大搜索范圍的具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，對(duì)此本發(fā)明不做具體限定。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類之前，所述方法還包括以下步驟：

根據(jù)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)所述ais目標(biāo)集中的各個(gè)ais目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)；

對(duì)坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)后的各個(gè)ais目標(biāo)按照偏移方位進(jìn)行排序。

本實(shí)施例中，坐標(biāo)變換，即將所述ais目標(biāo)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以米為數(shù)據(jù)單位的位置坐標(biāo)(方位和距離值)。由于ais目標(biāo)對(duì)應(yīng)的ais目標(biāo)位置信息的數(shù)據(jù)單位是經(jīng)緯度，而雷達(dá)目標(biāo)初始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的ais目標(biāo)位置信息的數(shù)據(jù)單位為米，因此，將所述ais目標(biāo)初始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以米為數(shù)據(jù)單位的位置坐標(biāo)。其中，兩者的航速單位為節(jié)(kn)。時(shí)間配準(zhǔn)，即根據(jù)所述雷達(dá)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)所述ais目標(biāo)初始數(shù)據(jù)的進(jìn)行時(shí)間插值。本實(shí)施例中，ais目標(biāo)根據(jù)其航速大小，發(fā)送ais數(shù)據(jù)的頻率不同。因此，需要按照所述雷達(dá)目標(biāo)初始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的一幀數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)ais目標(biāo)初始數(shù)據(jù)的時(shí)間進(jìn)行插值。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于ais是根據(jù)船舶的航速快慢決定發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔的，通常有以下時(shí)間間隔，2s，3.33s，6s，10s和3分鐘，雷達(dá)一幀時(shí)間間隔約2s，因此大于2s需要插值，具體的可以采用加權(quán)插值法實(shí)現(xiàn)。

對(duì)坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)后的各個(gè)ais目標(biāo)按照偏移方位進(jìn)行排序具體實(shí)現(xiàn)如下：

設(shè)在ais目標(biāo)列表中搜索到m個(gè)浮標(biāo)，即m個(gè)ais目標(biāo)。當(dāng)m＞n時(shí)，則對(duì)ais按照方位進(jìn)行排序，同方位的目標(biāo)按距離大小排序，設(shè)排序后的ais目標(biāo)為{a1,a2,…,am}，且m≥n，其中a1的方位值最小。ai＝(rai,θai)，式中rai是該ais目標(biāo)的距離，θai是ais目標(biāo)方位。

如果m＝n時(shí)，則直接計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

具體的，所述采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類，進(jìn)一步包括以下步驟：

從所述ais目標(biāo)集中選取偏移方位差別大于預(yù)設(shè)方位閾值的預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)ais目標(biāo)作為聚類中心；

計(jì)算每一聚類中心的ais目標(biāo)的均值μi，公式如下：

其中，rai為ais目標(biāo)的距離值，θai為ais目標(biāo)的方位值；

根據(jù)每一聚類中心的ais目標(biāo)的均值μi對(duì)所述ais目標(biāo)中的其他ais目標(biāo)進(jìn)行聚類，并在聚類過(guò)程中實(shí)時(shí)更新當(dāng)前類的質(zhì)心，直到所述ais目標(biāo)集所有的ais目標(biāo)完成分類。

在實(shí)際應(yīng)用中，聚類中心初選擇。由于聚類的結(jié)果受到初始聚類中心的影響，因此為了有較好的聚類效果，本發(fā)明通過(guò)排序后的ais目標(biāo)列表，選擇距離較遠(yuǎn)的3個(gè)目標(biāo)。具體如下：

雖然a1和am的方位差別最大，但是其位置相距較近，因此兩者只選一個(gè)作為初始聚類中心，再?gòu)男蛄械?/3處和2/3處分別選一個(gè)目標(biāo)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，可以選擇3類，分別是：第1，和個(gè)ais目標(biāo)，其中表示取整。

根據(jù)式(1)計(jì)算這3類的初始均值μi，再?gòu)氖Ｓ嗟哪繕?biāo)中抽出1個(gè)樣本aai，根據(jù)式(2)計(jì)算其應(yīng)屬于哪一類：

對(duì)于第j類，重新計(jì)算該類的質(zhì)心，即取聚類中所有元素各自維度重新計(jì)算該類的質(zhì)心。計(jì)算該樣本與各類均值的均方差，選擇差值最小的一類作為其歸屬類。當(dāng)判斷該樣本屬于第j類時(shí)，根據(jù)類中所有樣本的各自維度重新計(jì)算該類的質(zhì)心。

重復(fù)上述過(guò)程，直到所有樣本分配完畢。

本實(shí)施例中，所述計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，具體包括：采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

進(jìn)一步地，所述采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量，包括：

將所述距離偏移量p和方位偏移量q分別分成l塊，其中任意一塊由其對(duì)應(yīng)的起始值s、結(jié)束值e和中間值m表示，即表示為和的形式，i為對(duì)應(yīng)的塊數(shù)；

以每一塊的均值mi作為其對(duì)應(yīng)的偏移量，計(jì)算各個(gè)塊與所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)的均方誤差和erri，公式如下：

其中，rrj為雷達(dá)目標(biāo)的距離值，θrj為雷達(dá)目標(biāo)的方位值，raj為ais目標(biāo)的距離值，θaj為ais目標(biāo)的方位值；

選取均方誤差和最小的塊作為目標(biāo)塊，并遍歷所述目標(biāo)塊中每一可選的距離偏移量和方位偏移量分別進(jìn)行均方誤差和的計(jì)算，并選取目標(biāo)塊中均方誤差和最小的距離偏移量和方位偏移量作為最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)距離上最大偏移為p，方位上最大偏移為q，把距離偏移和方位偏移都分成l塊，即{p1,p2,…,pl}和{q1,q2,…,ql}。任意一塊由其起始值，結(jié)束值和中間值表示，即表示為和的形式。

然后進(jìn)行粗匹配，具體為：

以任一塊的均值mi作為其偏移量，根據(jù)式(3)計(jì)算均方誤差和erri，通過(guò)計(jì)算所有塊對(duì)應(yīng)的誤差，選擇誤差最小的塊。

然后進(jìn)行細(xì)匹配，具體為：

對(duì)于選中的誤差最小的塊，遍歷其塊中所有的整數(shù)，根據(jù)式(3)計(jì)算誤差值，選擇誤差值最小的對(duì)應(yīng)的距離偏移量和方位偏移量。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，為了減少計(jì)算量，本發(fā)明采用分塊搜索的方法計(jì)算最佳的偏移位置。設(shè)最大的距離偏移量和方位偏移量都為500m，把其分為10塊，如第一塊以此類推，計(jì)算每塊的起始位置、結(jié)束位置和中間值。根據(jù)式(3)計(jì)算每塊的誤差，選中誤差最小的塊。再遍歷其該塊的所有整數(shù)，根據(jù)式(3)計(jì)算每各點(diǎn)的誤差，誤差最小的點(diǎn)即所求的最優(yōu)偏移量。通過(guò)此方法可大幅度減少計(jì)算量，也節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。

本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法，改善了雷達(dá)校準(zhǔn)的精度。由于船用ais通常的定位精度在5m左右，雷達(dá)在短脈沖模式下的距離精度可以達(dá)到1.2-2.5m左右。因此，自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，可以確保系統(tǒng)在最佳的雷達(dá)距離精度狀態(tài)下進(jìn)行匹配校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)精度最高，克服人為因素干擾。這種性能尤其在一些特種雷達(dá)應(yīng)用環(huán)境中非常有意義。

對(duì)于方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)單描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明實(shí)施例并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明實(shí)施例，某些步驟可以采用其他順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說(shuō)明書(shū)中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作并不一定是本發(fā)明實(shí)施例所必須的。

圖3示意性示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D3，本發(fā)明實(shí)施例的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)裝置具體包括獲取模塊301、聚類模塊302、查找模塊303、搜索模塊304以及校準(zhǔn)模塊305，其中，所述的獲取模塊301，用于獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集；所述的聚類模塊302，用于采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類；所述的查找模塊303，用于查找各個(gè)類中的參考ais目標(biāo)，所述參考ais目標(biāo)為距離對(duì)應(yīng)聚類的中心最近且偏移方位與雷達(dá)目標(biāo)一致的ais目標(biāo)；所述的搜索模塊304，用于搜索與所述參考ais目標(biāo)位置最接近和/或航速差別最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)；所述的校準(zhǔn)模塊305，用于計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述裝置還包括附圖中未示出的判定模塊，其中，所述的判定模塊，用于在所述獲取模塊301獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集之后，判定所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量是否少于預(yù)設(shè)閾值。

相應(yīng)地，所述獲取模塊3011，還用于當(dāng)所述ais目標(biāo)集中的ais目標(biāo)數(shù)量少于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，擴(kuò)大搜索范圍至第二預(yù)設(shè)搜索范圍，獲取所述第二預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述裝置還包括附圖中未示出的預(yù)處理模塊，其中，所述的預(yù)處理模塊，用于在所述聚類模塊302采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類之前，根據(jù)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)所述ais目標(biāo)集中的各個(gè)ais目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)，并對(duì)坐標(biāo)變換和時(shí)間配準(zhǔn)后的各個(gè)ais目標(biāo)按照偏移方位進(jìn)行排序。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述校準(zhǔn)模塊305，具體用于采用分塊查找算法計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的最優(yōu)距離偏移量和方位偏移量。

對(duì)于裝置實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。

此外，本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：殼體、處理器、存儲(chǔ)器、電路板和電源電路，其中，所述電路板安置在所述殼體圍成的空間內(nèi)部，所述處理器和所述存儲(chǔ)器設(shè)置在所述電路板上；所述電源電路，用于為所述電子設(shè)備的各個(gè)電路或器件供電；所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)可執(zhí)行程序代碼；所述處理器通過(guò)讀取所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的可執(zhí)行程序代碼來(lái)運(yùn)行與可執(zhí)行程序代碼對(duì)應(yīng)的程序，以用于執(zhí)行以下步驟：獲取第一預(yù)設(shè)搜索范圍內(nèi)的ais目標(biāo)集；采用k-均值聚類算法對(duì)所述ais目標(biāo)集進(jìn)行聚類，以將所述ais目標(biāo)集劃分成n類；查找各個(gè)類中的參考ais目標(biāo)，所述參考ais目標(biāo)為距離對(duì)應(yīng)聚類的中心最近且偏移方位與雷達(dá)目標(biāo)一致的ais目標(biāo)；搜索與所述參考ais目標(biāo)位置最接近和/或航速差別最小的雷達(dá)目標(biāo)作為待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)；計(jì)算所述參考ais目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)之間的距離偏移量和方位偏移量，并基于所述距離偏移量和方位偏移量對(duì)所述待校準(zhǔn)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。。

本發(fā)明實(shí)施例提供的雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)方法及裝置，通過(guò)結(jié)合k-均值聚類算法和分塊搜索算法，能夠快速準(zhǔn)確地確定出最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量，并根據(jù)最優(yōu)的校準(zhǔn)偏移量實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)的自動(dòng)校準(zhǔn)，進(jìn)而有效地提高雷達(dá)目標(biāo)的校準(zhǔn)精度和校準(zhǔn)效率，而且具有較強(qiáng)的魯棒性。

以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到各實(shí)施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過(guò)硬件?；谶@樣的理解，上述技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如rom/ram、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書(shū)中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。