雷达学报

作者：彭梓强, 王涵, 薛瑞凯, 佘晓凯, 黄庚华

单位：1.中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室 上海 200083；2.合肥国家实验室 合肥 230094；3.中国科学院大学 北京 100049；4.上海量子科学研究中心 上海 201315；

关键词：线阵, 单光子, 激光雷达, 目标跟踪, 船舶探测, 数据关联

基金：量子科技创新专项(2021ZD0300304)，中国科学院上海技术物理研究所基金(CX-482, CX-532)，国家自然科学基金(42241169, 62205361)，上海市科技重大专项(2019SHZDZX01)

近年来，针对水面船舶的目标跟踪是船舶自主航行中需要解决的一个重要问题。对于三维的环境感知，激光雷达有着其高分辨率和高精度等特征，长线阵激光雷达通过加上一维扫描，有着比单点和面阵激光雷达更大的视场，在环境感知上有着其独特的优势。由于水面船舶的特征等信息与地面目标的特征不一致，且相关的数据集较少，目前常用的拟合方法无法有效地针对水面目标的特征进行有效感知。文中根据单光子点云以及远距离目标探测的特征提出一种高效的船舶目标跟踪方法。该方法基于近邻点的同步聚类及去噪的方法，并基于船舶的几何特征先验知识通过船舶特征点面提取的方法进行拟合，进一步降低了噪声的影响。结合扩展卡尔曼滤波以及速度估计方法，实现了600 m范围内目标的实时稳定的轨迹跟踪，跟踪均方根误差(RMSE)为0.5 m，单帧处理时间1.02 s，满足工程实时性的需求。并在复杂环境下进行测试，对大型船舶仍有较好的跟踪效果，效果优于常用拟合跟踪方法。为后续智能船舶自主航行提供更完善的信息，实现船舶更好的障碍避让、路径规划。

来源：2025年第3期

《雷达学报》期刊编辑部

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