一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的方法及系統與流程
2023-05-08 22:59:57 4
本發明涉及雷達探測技術領域，尤其涉及一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的方法及系統。
背景技術：
在雷達系統中，為覆蓋全部的掃描空域，編排的波位之間會存在重疊，導致不同的波位的接收波束會探測到相同的目標點跡，所以需要進行波位間點跡合併，消除冗餘點跡。傳統的波位間點跡合併方法，是使用輪流判斷波位間點跡群兩兩點跡的位置差來進行點跡合併，這種方法在目標密集時處理時間會隨著點跡數量成倍增加，而且容易造成點跡誤合併。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：現有技術中，在目標密集時波位間點跡合併處理時間會隨著點跡數量成倍增加，而且容易造成點跡誤合併。
為解決上面的技術問題，本發明提供了一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的方法，該方法包括如下步驟：
S1，對獲取的單波位內的點跡，對點跡進行波位內點跡合併處理，去除單波位內的重複點跡；
S2，經過波位內點跡合併處理後，對兩個被處理後的相鄰波位，進行波位間點跡合併處理，並且在波位間點跡合併處理時，對兩個相鄰波位的點跡進行相似度度量計算，得到分配代價矩陣；
S3，對分配代價矩陣進行全局解算，取總的分配代價最小的解為合併點跡對，同時輸出關聯點跡對；
S4，將一個關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中，關聯點跡對以外的所有點跡，直接加入到凝聚點跡表中。
本發明的有益效果：本發明對雷達波位之間的點跡進行全局最近鄰關聯，即取總的分配代價最小的解為合併點跡對，即代價最小就是所有關聯點跡之間的相似度之和最小，在對密集目標進行搜索和跟蹤時，能夠提升系統的點跡合併效率，同時在面對點跡數量成倍增加時，不會造成點跡合併錯誤，提高波位之間的點跡合併正確率。
進一步地，所述的S1中具體為：對單波位獲取的點跡進行波位內點跡處理，並且對在一定關聯門限內的點跡進行合併去除回波中的重複點跡。
上述進一步的有益效果：去除回波中的重複點跡，獲得單波位可靠點跡，有利於提高波位間點跡合併的正確率。
進一步地，所述步驟S2中進行相似度度量計算包括：
S21，遍歷前一個波位的點跡和後一個波位的點跡，分別計算兩個點跡之間的距離差、方位差和俯仰差；
S22，根據距離差、方位差、俯仰差計算兩組點跡之間的相似度度量值，得到分配代價矩陣。
進一步地，所述S22中的距離差、方位差、俯仰差是在一定的關聯門限內進行的。
進一步地，所述步驟S4中具體為：當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，將兩個波位內中的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
上述進一步的有益效果：當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該兩個點跡合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，則表示該兩個波位沒有需要進行合併的點跡，將兩個波位的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
進一步地，所述步驟S3中對分配代價矩陣進行全局解算具體為：基於擴展曼克萊斯算法分配代價矩陣進行解算，得到使總的分配代價最小的解。
本發明還涉及一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的法系統，其特徵在於，該系統包括：單波位點跡處理模塊、相似度度量計算模塊、分配代價矩陣解算模塊、點跡合併處理模塊；所述的單波位點跡處理模塊，其用於對獲取的單波位內的點跡，對點跡進行波位內點跡合併處理，去除單波位內的重複點跡；所述的相似度度量計算模塊，其用於經過波位內點跡合併處理後，對兩個被處理後的相鄰波位，進行波位間點跡合併處理，並且在波位間點跡合併處理時，對兩個相鄰波位的點跡進行相似度度量計算，得到分配代價矩陣；所述的分配代價矩陣解算模塊，其用於對分配代價矩陣進行全局解算，取總的分配代價最小的解為合併點跡對，同時輸出關聯點跡對；所述的點跡合併處理模塊，其用於將一個關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中，關聯點跡對以外的所有點跡，直接加入到凝聚點跡表中。
本發明的有益效果：本發明對雷達波位之間的點跡進行全局最近鄰關聯，即取總的分配代價最小的解為合併點跡對，在對密集目標進行搜索和跟蹤時，能夠提升系統的點跡合併效率，同時在面對點跡數量成倍增加時，不會造成點跡合併錯誤，提高波位之間的點跡合併正確率。
進一步地，所述的單波位獲取點跡處理模塊，其具體用於對單波位獲取的點跡進行波位內點跡處理，並且對在一定關聯門限內的點跡進行合併去除回波中的重複點跡。
進一步地，所述的相似度度量計算模塊，其具體用於遍歷前一個波位的點跡和後一個波位的點跡，分別計算兩個點跡之間的距離差、方位差和俯仰差；並根據距離差、方位差、俯仰差計算兩組點跡之間的相似度度量值，得到分配代價矩陣。
進一步地，所述的點跡合併處理模塊，其具體用於當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，將兩個波位內中的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
進一步地，所述的單波位獲取點跡處理模塊，其具體用於對單波位獲取的點跡進行波位內點跡處理，並且對在一定關聯門限內的點跡進行合併去除回波中的重複點跡。
上述進一步的有益效果：當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該兩個點跡合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，則表示該兩個波位沒有需要進行合併的點跡，將兩個波位的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
附圖說明
圖1為本發明的一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的方法流程圖；
圖2為本發明的一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的系統示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
實施例1
如圖1所示，本發明的一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的方法，該方法包括如下步驟：
S1，對獲取的單波位內的點跡，對點跡進行波位內點跡合併處理，去除單波位內的重複點跡；
優選地，對獲取的單波位內點跡進行波位內點跡處理，並且對在一定關聯門限內的點跡進行合併去除回波中的重複點跡，這樣就可以獲得單波位可靠點跡，有利於提高波位間點跡合併的正確率。
S2，經過波位內點跡合併處理後，對兩個被處理後的相鄰波位，進行波位間點跡合併處理，並且在波位間點跡合併處理時，對兩個相鄰波位的點跡進行相似度度量計算，得到分配代價矩陣；
其中，在對相鄰兩個波束的點跡進行合併時，相似度度量模塊，遍歷前一個波位的點跡(Ri,Ai,Ei)和後一個波位的點跡(Rj,Aj,Ej)，按公式(1)分別計算兩個點跡之間的距離差ΔRij、方位差ΔAij和俯仰差ΔEij：
公式(1)中，Ri為前一個波位的第i個點跡的距離，Ai為前一個波位的第i個點跡的方位，Ei為前一波位的第i個點跡的俯仰，i＝1,2...m，m為前一個波位點跡數；Rj為後一個波位的第j個點跡的距離，Aj為後一個波位的第j個點跡的方位，Ej為後一個波位的第j個點跡的俯仰，j＝1,2...n，n為後一個波位點跡數。
相似度度量模塊按公式(2)計算兩個點跡之間的相似度度量值Cij：
其中GR為距離關聯門限、GA為方位關聯門限、GE為俯仰關聯門限，根據探測對象最大運動速度、雷達波束寬度及雷達測量精度確定。
從而獲得n行m列的分配代價矩陣C。
S3，對分配代價矩陣進行全局解算，取總的分配代價最小的解為合併點跡對，同時輸出關聯點跡對；本發明中的分配代價矩陣,每個元素都是點跡和點跡之間的相似度，由於兩個波位均包含多個點跡，所有兩個波位之間的點跡進行兩兩相似度計算，會形成一個矩陣；
其中，分配代價矩陣進行全局解算是基於擴展曼克萊斯算法對n行m列的分配代價矩陣C進行解算，得到使總的分配代價最小的解，即滿足公式(3)：
約束條件為：
其中，n為分配代價矩陣行數，即後一個波位點跡數，m為分配代價矩陣列數，即前一個波位點跡數，χij為二值變量，χij為0表示不關聯，χij為1且對應的Cij相似度度量值為65535也表示不關聯，χij為1且Cij不為65535代表一個關聯點跡對，表示後一個波位中的第j個點跡與前一個波位中的第i個點跡關聯。
S4，將一個關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中，關聯點跡對以外的所有點跡，直接加入到凝聚點跡表中。
其中，當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，將兩個波位內中的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
至此，實現了基於全局最近鄰法的波位間點跡合併。
本發明對波位之間的點跡進行全局最近鄰關聯，即取總的分配代價最小的解為合併點跡對，在對密集目標進行搜索和跟蹤時，能夠提升系統的點跡合併效率，同時提高波位之間的點跡合併正確率。
本發明中的全局解算是指該算法考慮了這兩個波位所有點跡之間的相似度，而不僅僅是某兩個點之間的相似度。全局解算提高了整體關聯正確率以及計算效率。
如圖2所示的，本發明還涉及一種基於全局最鄰近法的波位間點跡合併的系統，該系統包括：單波位點跡處理模塊、相似度度量計算模塊、分配代價矩陣解算模塊、點跡合併處理模塊；所述的單波位點跡處理模塊，其用於對獲取的單波位內的點跡，對點跡進行波位內點跡合併處理，去除單波位內的重複點跡；所述的相似度度量計算模塊，其用於經過波位內點跡合併處理後，對兩個被處理後的相鄰波位，進行波位間點跡合併處理，並且在波位間點跡合併處理時，對兩個相鄰波位的點跡進行相似度度量計算，得到分配代價矩陣；所述的分配代價矩陣解算模塊，其用於對分配代價矩陣進行全局解算，取總的分配代價最小的解為合併點跡對，同時輸出關聯點跡對；所述的點跡合併處理模塊，其用於將關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中，關聯點跡對以外的所有點跡，直接加入到凝聚點跡表中。
優選地，相似度度量計算模塊，其具體用於遍歷前一個波位的點跡和後一個波位的點跡，分別計算兩個點跡之間的距離差、方位差和俯仰差；並根據距離差、方位差、俯仰差計算兩組點跡之間的相似度度量值，得到分配代價矩陣。
優選地，點跡合併處理模塊，其具體用於當輸出的是關聯點跡對時，則按照重心法將該關聯點跡對合併成一個點跡，並加入凝聚點跡表中；當輸出的不是關聯點跡對時，將兩個波位內中的所有點跡直接加入到凝聚點跡表中。
優選地，單波位獲取點跡處理模塊，其具體用於對單波位獲取的點跡進行波位內點跡處理，並且對在一定關聯門限內的點跡進行合併去除回波中的重複點跡。
本發明的系統是與方法一一相對應的系統，由此上述發明的任何說明都與系統相關。
在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。