系統(tǒng)誤差下基于雙重模糊拓?fù)涞木庩?duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法
【專利摘要】本發(fā)明屬于多傳感器多目標(biāo)信息融合【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種系統(tǒng)誤差下的分布式多傳感器編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法?，F(xiàn)有的系統(tǒng)誤差下航跡關(guān)聯(lián)算法沒有充分考慮編隊(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特征的相似性，并且要求不同傳感器對編隊(duì)目標(biāo)分辨狀態(tài)完全一致，因此其工程實(shí)用性較差。本發(fā)明首先基于循環(huán)閾值模型對各傳感器獲得的航跡進(jìn)行編隊(duì)識(shí)別，然后利用編隊(duì)中心航跡代替編隊(duì)整體，深入分析系統(tǒng)誤差對編隊(duì)中心航跡的影響，建立第一重模糊拓?fù)淠Ｐ?，完成編?duì)航跡的預(yù)互聯(lián)和普通目標(biāo)航跡的對準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，最后基于預(yù)關(guān)聯(lián)編隊(duì)目標(biāo)航跡之間或與航跡關(guān)聯(lián)對之間的拓?fù)潢P(guān)系建立第二重模糊拓?fù)淠Ｐ?，?shí)現(xiàn)編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡的關(guān)聯(lián)。本發(fā)明能較好的滿足系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)工程需求。
【專利說明】系統(tǒng)誤差下基于雙重模糊拓?fù)涞木庩?duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于多傳感器多目標(biāo)信息融合【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種系統(tǒng)誤差下的分布式多 傳感器編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著傳感器分辨率的提高，編隊(duì)目標(biāo)跟蹤技術(shù)受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在一 些實(shí)際應(yīng)用中，與編隊(duì)的整體態(tài)勢相比，往往更關(guān)心編隊(duì)內(nèi)個(gè)體目標(biāo)的情況。例如，當(dāng)面對 敵方編隊(duì)飛機(jī)突防時(shí)，為更好的進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)攔截和打擊，要求在探測系統(tǒng)只能部分分辨飛機(jī) 編隊(duì)的條件下，盡可能精確的估計(jì)出編隊(duì)中飛機(jī)的個(gè)數(shù)及各架飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以便為后 續(xù)的作戰(zhàn)決策提供精確的信息支持。此時(shí)，為有效改善編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)的精確跟蹤效果，工程上 通常從測量系統(tǒng)層面，利用多套不同的設(shè)備、從不同測向獲取編隊(duì)目標(biāo)測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù) 互聯(lián)和融合等處理。而當(dāng)組網(wǎng)傳感器存在系統(tǒng)誤差時(shí)，系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)的航跡關(guān)聯(lián)成 為必須要解決的問題。
[0003] 傳統(tǒng)的系統(tǒng)誤差下航跡關(guān)聯(lián)算法對編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡的復(fù)雜性估計(jì)不足，設(shè)計(jì)相對 簡單，整體關(guān)聯(lián)效果十分有限。首先，編隊(duì)中各目標(biāo)空間距離較小且行為模型相似，如采用 系統(tǒng)誤差下的模糊航跡關(guān)聯(lián)算法，其模糊因素集中的航向、航速、加速度等因子已喪失對關(guān) 聯(lián)判決的輔助作用，繼續(xù)采用會(huì)干擾正確的評判，加大航跡錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)率；其次，各航跡前后 時(shí)刻相似性很強(qiáng)，錯(cuò)誤的航跡關(guān)聯(lián)在后續(xù)時(shí)刻會(huì)繼續(xù)存在，此時(shí)采用傳統(tǒng)的雙門限準(zhǔn)則進(jìn) 行關(guān)聯(lián)對的確認(rèn)，會(huì)增大錯(cuò)誤航跡關(guān)聯(lián)率；再次，對從不同角度進(jìn)行探測的各傳感器而言， 編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)間的相互遮擋情況各異，而且各傳感器的分辨能力也不盡相同，因此各傳感器 對同一編隊(duì)目標(biāo)的分辨狀態(tài)通常是不一致的，這種情況下，傳統(tǒng)的系統(tǒng)誤差下航跡關(guān)聯(lián)算 法不再適用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1?要解決的技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法，該算法首先基于 編隊(duì)中心航跡建立第一重模糊拓?fù)潢P(guān)聯(lián)模型實(shí)現(xiàn)編隊(duì)航跡和普通目標(biāo)航跡的整體關(guān)聯(lián)；然 后基于參照關(guān)聯(lián)航跡對建立第二重模糊拓?fù)潢P(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)各傳感器對編隊(duì)目標(biāo)分辨狀態(tài) 不一致等復(fù)雜環(huán)境下的編隊(duì)內(nèi)航跡關(guān)聯(lián)。具有關(guān)聯(lián)性能穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，能較好的滿 足工程上對系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)需求。
[0006] 2?技術(shù)方案
[0007] 本發(fā)明所述的系統(tǒng)誤差下的分布式多傳感器編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法，包括以下措 施：首先基于循環(huán)閾值模型對各傳感器獲得的航跡進(jìn)行編隊(duì)識(shí)別，然后利用編隊(duì)中心航跡 代替編隊(duì)整體，深入分析系統(tǒng)誤差對編隊(duì)中心航跡的影響，建立第一重模糊拓?fù)淠Ｐ?，完?編隊(duì)航跡的預(yù)互聯(lián)和普通目標(biāo)航跡的對準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，最后基于預(yù)關(guān)聯(lián)編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡之間或與 航跡關(guān)聯(lián)對之間的拓?fù)潢P(guān)系建立第二重模糊拓?fù)淠Ｐ?，?shí)現(xiàn)編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡的關(guān)聯(lián)。
[0008] 3.有益效果
[0009] 相比于現(xiàn)有的系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0010] (1)該發(fā)明利用模糊拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行系統(tǒng)誤差下的編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)，因此關(guān)聯(lián)性 能不受系統(tǒng)誤差變化的影響。
[0011] (2)能夠有效處理不同角度觀測的各傳感器對編隊(duì)目標(biāo)分辨狀態(tài)不一致的情形。 分辨狀態(tài)不一致使目標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一致，給模糊拓?fù)浞椒◣砝щy，本發(fā)明可以有效解決 該問題。
[0012] (3)具有較小的耗時(shí)，能較好的滿足工程上對系統(tǒng)誤差下編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡的關(guān)聯(lián) 需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是系統(tǒng)誤差下基于雙重模糊拓?fù)涞木庩?duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法流程圖；
[0014] 圖2是編隊(duì)航跡跟蹤整體效果圖；
[0015] 圖3是系統(tǒng)誤差對編隊(duì)中心航跡的影響示意圖；
[0016] 圖4是模糊因子m22建立示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 結(jié)合圖1所示算法流程圖，系統(tǒng)誤差下基于雙重模糊拓?fù)涞木庩?duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算 法【具體實(shí)施方式】如下：
[0018] (1)基于循環(huán)閾值模型完成編隊(duì)航跡識(shí)別。傳感器的系統(tǒng)誤差使目標(biāo)航跡相對 真實(shí)位置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和平移，但基本不改變各目標(biāo)航跡間的相對位置關(guān)系，因而不影響編隊(duì) 航跡的識(shí)別。編隊(duì)識(shí)別以傳感器為單位進(jìn)行，設(shè)乂 和 幻(A: I幻⑷⑷，％⑷]別為k時(shí)刻傳感器A探測目標(biāo)集合UA(k)和傳感器 B探測目標(biāo)集合UB (k)中目標(biāo)h和i2的狀態(tài)更新值，基于編隊(duì)航跡的位置和速度特性，利用 循環(huán)閾值模型完成各傳感器各時(shí)刻的編隊(duì)航跡識(shí)別。如果
[0019]

【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明用于系統(tǒng)誤差下編隊(duì)目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)，主要技術(shù)特征在于該方法包括雙重模糊 拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建方法： 步驟（1)基于編隊(duì)航跡的位置和速度特性，利用循環(huán)閾值模型完成各傳感器各時(shí)刻的 編隊(duì)航跡識(shí)別； 步驟（2)利用編隊(duì)的中心航跡代替編隊(duì)航跡整體，使系統(tǒng)誤差下編隊(duì)內(nèi)目標(biāo)航跡的關(guān) 聯(lián)問題退化為傳統(tǒng)的系統(tǒng)誤差下航跡關(guān)聯(lián)問題；系統(tǒng)誤差使編隊(duì)中心航跡發(fā)生了整體的旋 轉(zhuǎn)和平移，旋轉(zhuǎn)角度與普通目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度相同；當(dāng)兩個(gè)分辨狀態(tài)一致時(shí)，平移距離與普通 目標(biāo)相同，當(dāng)分辨狀態(tài)不一致時(shí)，平移距離由下式確定
建立第一重模糊因素集CZ1 = ，其中W11、《丨、W分別對應(yīng)于各目標(biāo)間的拓 撲關(guān)系、航跡和航向，并將一條航跡是否為編隊(duì)中心航跡計(jì)入模糊因素集 m1 乃為群中心航跡 ~_1〇7；為普通屮心航跡 式中，Td為待關(guān)聯(lián)航跡；模糊因素權(quán)值采用動(dòng)態(tài)分配方法，設(shè)k時(shí)刻對應(yīng)于U1的權(quán)值集 合為離)=(心M⑷如:⑷)，且有=丨'棚各傳感器對同一編隊(duì)目標(biāo)分辨 狀態(tài)對4(幻的取值進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配；設(shè)定A1GO的自適應(yīng)調(diào)整因子為 八 ?Γ(幻=叫匪 + 一Olmax - ^min) ^max 式中，a1mav和a1ml、為a, (k)可取的最大值和最小值，可憑經(jīng)驗(yàn)確定；
式中，[4,xix, 4,xL]、[4,jL,4,]分別為€和K中量測在X、y方向上 的最大值和最小值；因此，A1GO中的各個(gè)因子為
再選用正態(tài)模糊隸屬度函數(shù)建立模糊關(guān)聯(lián)矩陣，結(jié)合航跡質(zhì)量及多義性處理實(shí)現(xiàn)編隊(duì) 航跡整體及普通目標(biāo)的關(guān)聯(lián)； 步驟（3)根據(jù)預(yù)關(guān)聯(lián)成功的兩個(gè)編隊(duì)航跡，建立第二重模糊拓?fù)潢P(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)編 隊(duì)內(nèi)部航跡的精確關(guān)聯(lián)；定義模糊拓?fù)淠Ｐ偷哪：蛩丶疌Z2 = ，其中M12對應(yīng)編 隊(duì)內(nèi)各目標(biāo)間的拓?fù)潢P(guān)系，并利用待關(guān)聯(lián)目標(biāo)航跡與參照航跡之間的相對拓?fù)潢P(guān)系構(gòu) 造模糊因子W22;模糊因素權(quán)值同樣采用動(dòng)態(tài)分配方法，設(shè)對應(yīng)于U2的權(quán)值集合為分別 為A(幻=(<(幻,乂(幻），且有W〇 +i/::(/c) =l;在此，基于各傳感器對預(yù)關(guān)聯(lián)編隊(duì)的分 辨狀態(tài)，分為兩種情況對A2GO進(jìn)行設(shè)置；若則#對決策的影響大于所以 U1D>f (幻，在仿真中，初值取為⑷=0.6，％(々)=0.4;若g】矣W，則4對決策的影響 遠(yuǎn)小于W22，所以aj2(幻《α22(幻，在仿真中，初值取為af〇)=0.15，α22(々)=0.85;最后，進(jìn)行編 隊(duì)內(nèi)航跡精確關(guān)聯(lián)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104239719SQ201410478314
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王海鵬, 董凱, 熊偉, 何友, 潘麗娜, 劉瑜, 賈舒宜, 王聰 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院