面向水面救助的目标检测与跟踪方法研究对实现救助船舶高效并安全的实现对水面失事目标的救援有着重要的应用及理论意义。救助船通过自身所携带传感器获得的水面失事目标相对位置的测量数据需要进行去除噪声等处理,从而为动力定位控制系统提供更为精确的输入量;与此同时由于发生海难地区多为海况不佳,可能会出现传感器失效,从而失去实时的失事目标的相对位置数据。为此,本文针对面向水面救助的目标检测与跟踪方面存在的若干关键问题开展了如下研究:首先,通过参考坐标系及水面船舶的运动学知识,建立了救助船与水面失事目标的数学模型。并结合相关知识,建立了海洋环境:风、浪、流的数学模型。通过对救助船和水面失事目标的数学模型进行仿真验证,验证了救助船和水面失事目标数学模型的准确性。其次,设计并给出了水面失事目标的检测方案。建立传感器坐标系,对测量系统进行选型,并通过实验对Mini RadaScan相对位置测量系统的性能指标进行测试验证,验证了 Mini RadaScan相对位置测量系统的性能可靠、测量精度高。然后又给出了水面失事目标的方位估算方案,提出了基于Mini RadaScan相对位置测量系统的极坐标法、纯方位角法、纯距离法水面失事目标方位估算方法。通过理论分析及验证试验充分验证了这三种水面失事目标估算方案是合理、可行的。最后对水面目标测量系统可能出现的测量系统失效情况进行了分析。再次,通过小波分析的阈值法对传感器测量数据进行去噪处理,仿真验证小波滤波可以很好的对测量数据进行去噪。再通过粒子滤波对含有的“有色噪声”的数据进行滤波估计,并仿真验证了其有效性。最终通过基于Mini RadaScan相对位置测量系统的实测数据的进行验证分析,证明了算法的可行性和可靠性。最后,在传感器组中发生部分传感器测量数据失效的情况下,通过改进的基于置信距离的数据融合算法将失效的传感器的测量数据剔除出去,最终实现在传感器短时失效的情况下的水面失事目标跟踪。在传感器组中测量数据完全失效的情况下,提出了基于数据拟合的水面目标跟踪算法。并通过基于Voyager Ⅳ自主移动平台的综合试验进行验证,最终得到在传感器短时失效的情况下,分别通过改进的基于置信距离的数据融合算法和基于数据拟合的水面目标跟踪算法实现了水面失事目标运动跟踪。