一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法
2023-06-05 19:58:41
一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法
【專利摘要】本發明公開了一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，首先對雷達航跡作編隊檢測，檢驗出兩個以上的編隊，並根據編隊中心的位置及速度，對編隊進行群關聯，然後選取群關聯上的編隊中航跡數量最多的編隊作為基準編隊，根據基準編隊內航跡之間的最小距離間隔設定局部相對位置關係矩陣劃分的距離間隔和矩陣的維數，創建編隊的局部相對位置關係矩陣，然後對基準編隊的局部相對位置關係矩陣作隨機測量誤差泛化處理，將群關聯上的另一編隊的局部相對位置關係矩陣與基準編隊的局部相對位置關係矩陣進行比對，分析位置關係匹配的相似度，以最優分配原則，得到編隊內航跡的關聯結果，最後對關聯模糊的航跡進行分辨力檢驗處理，確定最終的編隊內航跡關聯關係。
【專利說明】一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於雷達組網航跡關聯技術，特別是一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方 法。
【背景技術】
[0002] 雷達組網的航跡關聯，在目標密集的編隊環境情況下，由於系統誤差殘差、雷達分 辨力、視角等原因，常見的航跡關聯方法不能很好的進行密集目標航跡的關聯。傳統的最近 鄰航跡統計的航跡關聯方法，容易造成目標的錯誤關聯及增批，而聯合最優統計的航跡關 聯方法在兩編隊相距超過一定距離時，依據計算出的關聯模糊集的概率積，難以判斷關聯 關係，出現關聯模糊。本專利針對目標密集的編隊環境情況，提出了一種根據編隊中目標航 跡的相對位置關係建立局部相對位置關係矩陣，對矩陣進行匹配分析的關聯方式，在目標 密集的編隊情況下能夠有效實現編隊內航跡的正確關聯。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對多雷達信息融合中的航跡關聯，提出了一種編隊飛行的雷達 組網航跡關聯方法，解決編隊環境下目標航跡的正確關聯問題。
[0004] 本發明公開了一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟（1)對雷達航跡作編隊檢測，檢測出兩個以上編隊，每個編隊包括兩個以上 的航跡；
[0006] 步驟（2)計算各編隊的編隊中心；
[0007] 步驟（3)根據編隊中心的位置與速度，對所有編隊進行兩兩群關聯處理；
[0008] 步驟（4)對群關聯上的編隊，選取其中航跡數量最多的編隊作為基準編隊，計算 基準編隊內的航跡之間的最小距離間隔；
[0009] 步驟（5)根據基準編隊內的航跡之間的最小距離間隔，基於局部相對位置關係計 算矩陣劃分的距離間隔和矩陣的維數；
[0010] 步驟（6)根據計算出的距離間隔和維數，創建編隊的局部相對位置關係矩陣；
[0011] 步驟（7)對基準編隊的局部相對位置關係矩陣作隨機測量誤差泛化處理；
[0012] 步驟（8)計算群關聯上的另一編隊的局部相對位置關係矩陣與基準編隊的局部 相對位置關係矩陣的匹配相似度；
[0013] 步驟（9)根據最優分配的原則，得到編隊內航跡關聯關係；
[0014] 步驟（10)對關聯模糊的航跡進行分辨力檢驗處理，確定最終的編隊內航跡關聯 關係。
[0015] 本發明中，所述編隊飛行，是速度、航向保持一致，且相距較近的多個飛行目標的 飛行狀態。
[0016] 本發明步驟（1)中的對雷達航跡作編隊檢測，當兩個航跡的速度航向保持一致， 且相距較近，距離間隔保持在一定範圍內時認為是同一編隊，計算如下：
【權利要求】
1. 一種編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，包括如下步驟： 步驟（1)對雷達航跡作編隊檢測，檢測出兩個以上編隊，每個編隊包括兩個以上的航 跡； 步驟（2)計算各編隊的編隊中心； 步驟（3)根據編隊中心的位置與速度，對所有編隊進行兩兩群關聯處理； 步驟（4)對群關聯上的編隊，選取其中航跡數量最多的編隊作為基準編隊，計算基準 編隊內的航跡之間的最小距離間隔； 步驟（5)根據基準編隊內的航跡之間的最小距離間隔，基於局部相對位置關係計算矩 陣劃分的距離間隔和矩陣的維數； 步驟（6)根據計算出的距離間隔和維數，創建編隊的局部相對位置關係矩陣； 步驟（7)對基準編隊的局部相對位置關係矩陣作隨機測量誤差泛化處理； 步驟（8)計算群關聯上的另一編隊的局部相對位置關係矩陣與基準編隊的局部相對 位置關係矩陣的匹配相似度； 步驟（9)根據最優分配的原則，得到編隊內航跡關聯關係； 步驟（10)對關聯模糊的航跡進行分辨力檢驗處理，確定最終的編隊內航跡關聯關係。
2. 根據權利要求1所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（1)中 的對雷達航跡作編隊檢測，當兩個航跡的速度航向保持一致，且相距較近，距離間隔保持在 一定範圍內時認為是同一編隊，計算如下：
其中坐標為x-y平面二維平面直角坐標，Na為該雷達探測到的所有航跡的個數，a、b為 航跡的標號，(?」為航跡Ta的位置點，& . 」為航跡Tb的位置點，raVa、Wi;為航跡Ta的 x-y平面速度分量，、' %是航跡Tb的X-y平面速度分量，Cv、Cp分別為速度一致性以及 距離相近的判決門限值，對於飛機，Cv取值在30km/h到50km/h之間，Cp取值在2km到5km 之間； 編隊表述如下： Hl: { (XL1，Yu)，（XL2, yL2) ... (XLN，JfLN)}， 其中L為編隊編號，N為編隊扎中航跡的個數，（xta，yta)表示編隊扎中航跡Tm的位置，m為航跡的編號，1彡m彡N。
3. 根據權利要求2所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（2)中 的編隊中心，計算如下：
其中j為編隊扎的中心位置點，％、^為編隊扎的中心速度的x-y平面速度分 量，（X^yj為編隊中航跡Tm的位置，vXta、Vyta為編隊中航跡Tm的χ-y平面速度分量。
4. 根據權利要求3所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（3)中 對兩個編隊扎、Hk判定群關聯，判斷條件計算公式如下：
其中Anj為編隊扎的中心位置點，為編隊Hk的中心位置點，為編隊 扎的中心速度的x-y平面速度分量，為編隊Hk的中心速度的x-y平面速度分量， (；p、Cev分別為距離相近和速度航向一致性的判決門限值，對於飛機，Cct取值在8km到IOkm之間，Cev取值在30km/h到50km/h之間。
5. 根據權利要求4所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（4)中 計算編隊內航跡之間的最小距離間隔dmin，公式如下：
其中L為編隊編號，i、j為航跡的標號，（Xi^,yu)為編隊扎中航跡Ti的位置，（Xij,yu) 為編隊扎中航跡Tj的位置。
6. 根據權利要求5所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（5)中 計算矩陣劃分的距離間隔d以及矩陣的維數D，公式如下：
其中維數D為奇數，符號￠.5表示對匕-?I作四捨五入運算。 J d
7. 根據權利要求6所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（6)中 的局部相對位置關係矩陣的建立，以編隊中一個航跡為中心，以距離間隔d和維數D建立矩 陣，如下：
該矩陣中任意一項矩陣元素為％,，在局部相對位置關係矩陣中，矩陣中心元素！Ilcitl對 應於選取的中心航跡位置點（\s，yj，1彡s彡N，其餘矩陣元素的下標取值以矩陣中心 元素為原點，按照橫坐標為P，縱坐標為q的直角坐標系確定，下標P、q取值的最大範圍為 土 [D/2]，□為取整符，D為矩陣維數； 在局部相對位置關係矩陣中，除中心航跡位置點（k，yJ之外的任一航跡位置點 (Xut,yd對應的矩陣元素下標P、Q的計算如下：
局部相對位置關係矩陣元素置1代表該元素對應的區域附近有航跡，此時的矩陣 元素為航跡標誌元素。
8. 根據權利要求7所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（7)中 對矩陣中有航跡標誌的元素作泛化處理，泛化區域範圍R(x，y)根據最大隨機測量誤差計 算得到，滿足：
其中為有航跡標誌的矩陣元素對應的航跡坐標，（x〇，y。）為該航跡對應的雷達 站基點坐標，Λθ_、ΛPmax分別為最大的測向隨機誤差和測距隨機誤差，當航跡標誌元素 周邊的矩陣元素處於泛化範圍內時，將該矩陣元素標記為Λ。
9. 根據權利要求8所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（8)中 的匹配相似度，計算如下：
其中為基準編隊扎的局部相對位置關係矩陣元素對應的編隊內航跡位 置，（XMh，yMh)為待關聯編隊Hm的局部相對位置關係矩陣元素HIm對應的編隊內航跡位置，κ 為待關聯編隊Hm中航跡的個數，相似度為匹配相似度矩陣ζ中的一項元素。
10.根據權利要求9所述的編隊飛行的雷達組網航跡關聯方法，其特徵在於，步驟（9) 中的最優分配原則，公式如下：
其中表示基準編隊扎的局部相對位置關係矩陣Lm與待關聯編隊Hm的局部相對位 置關係矩陣Mn的匹配相似度； Au表示當矩陣Lm與矩陣Mn，的匹配相似度大於編隊Hm中所有局部相對位置關係矩 陣與Lm匹配相似度的均值時，判斷矩陣Lm與矩陣Mn，匹配，當與矩陣Lm匹配的編隊Hm中的 局部相對位置關係矩陣個數唯一時，判斷基準編隊扎中第m個航跡與待關聯編隊Hm的第η' 個航跡關聯，當個數不唯一時，說明有多個編隊Hm中的航跡與基準編隊扎中第m個航跡都 有可能關聯，則判斷基準編隊扎中第m個航跡與這些編隊Hm中的航跡關聯模糊； 步驟（10)中的分辨力檢驗處理，當編隊Hm中關聯模糊的航跡處於基準編隊扎中第m個航跡的分辨力模糊範圍外時，表示關聯關係分辨力匹配矛盾，解除關聯關係，其中分辨力 模糊範圍R(X'，y'）根據雷達分辨力計算，滿足公式： {('X >y ) \」(Χ - XLt): + (y - Vu)- 其中（Xu，yu)為基準編隊的航跡標誌元素對應的航跡位置點，9dmax、Pdmax分別為雷達 的最大的測向分辨力和測距分辨力。
【文檔編號】G06F19/00GK104318094SQ201410547213
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】朱霞, 賀成龍, 趙靖, 姜虎 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所