Maritime multi-target tracking with radar and asynchronous transponder measurements

Abstract

Denne avhandlingen presenterer en ny metode for å bruke en type målinger med unike IDer, sendt ut av omkringliggense fartøy, i en radar-basert målfølgingsalgoritme. Det tiltenkte bruksområdet er i maritim målfølging, og målinger fra systemet for automatisk identifikasjon av skip (AIS) brukes for å representere den ovennevnte typen målinger. AIS-målingene blir prosessert av målfølgingsalgoritmen med en gang de ankommer, som kan være på et hvilket som helst tidspunkt. De er uavhengige av når radaren returnerer et nytt sett med målinger. Muligheten for å bruke AIS-målinger tillegges en allerede utviklet radar-målfølgingsalgoritme. Målfølginsalgortmen har blitt avledet fra et generelt sett med antakelser for å muliggjøre bruken av AIS-målingene. I fraværet av AIS-målinger oppfører målfølgingsalgoritmen seg akkurat slik som den tidligere utviklede algoritmen. Den rent sekvensielle behandlingen av AIS-målingene skiller seg fra tidligere utviklede metoder for radar-AIS-fusjon.

Videre er målfølgingsalgoritmen evaluert gjennom en sammenligning av ytelsen med og uten bruk av AIS-målinger. Sammenlingingen ble gjort både på simulert data og ekte data. Analysen viste konsekvent bedre resultater ved bruk av AIS-målinger, med ingen åpenbare ulemper bortsett at målfølgingsalgoritmen blir mer regnekrevende.

This thesis presents a novel method of including a type of measurements with unique IDs, transmitted from surrounding vessels, in a radar target tracker. The application of the method is based in maritime target tracking, and Automatic Identification System (AIS) messages are used in combination with radar measurements. The AIS measurements are processed by the tracker as they arrive, which can be at any time, independently of when the radar delivers measurements to the tracker. The possibility of using AIS measurements is added to an already developed maneuvering multi target tracker. To accommodate the AIS measurements, the tracker is derived from a general set of modeling assumptions. When no AIS measurements are present, the tracker behaves exactly as the previously developed maneuvering target tracker. The purely sequential way of handling the AIS measurements differs from previously created radar-AIS target trackers.

Furthermore, the performance of the tracker is evaluated through a comparison between when using the AIS measurements, and when only using radar. The tracker was tested on both simulated data and real data. The analysis showed consistently better results when AIS measurements were present, with no obvious drawbacks except for an increased computational load.