基於可信關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法
2024-01-27 16:58:15
基於可信關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法
【專利摘要】本發明屬於對海雷達信息融合【技術領域】，提供一種系統誤差存在條件下的適用於海面目標的實時航跡抗差關聯技術——基於可信關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法。針對海面艦船目標航跡特點，認定系統誤差存在的條件下海面上距離較小且附近一定範圍內沒有其它航跡的一對來自不同傳感器的航跡源自同一目標，將其定義為可信航跡關聯對。本算法基於單元平均恆虛警檢測方法提取海面可信航跡關聯對，並利用可信航跡關聯對求系統誤差造成的航跡偏差，對原始雷達數據做誤差補償後基於經典航跡關聯算法實現同源航跡關聯。相比於傳統的多傳感器航跡抗差關聯算法，本發明的主要特點在於計算流程簡便，計算時間短，能夠滿足雷達跟蹤融合系統的實時性要求。
【專利說明】基於可信關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法
一、【技術領域】
[0001]本發明屬於對海雷達信息融合【技術領域】，提供一種系統誤差存在條件下的針對海面目標的實時航跡抗差關聯算法。
二、【背景技術】
[0002]在多目標多傳感器跟蹤融合系統中，為去除不同傳感器對相同目標的重複跟蹤並有效提高航跡數據的跟蹤精度，需要對多傳感器上報的目標量測數據進行航跡關聯。由於目標分布情況、目標運動規律及數據處理方法等因素的影響，融合中心往往較難做出各目標航跡的準確關聯，而傳感器系統誤差的存在又進一步增加了航跡關聯處理的複雜性。
[0003]傳統的航跡關聯算法忽略了系統誤差的存在，假設目標的狀態估計數據中只包含隨機誤差，把航跡關聯作為全局優化問題進行處理，在實際應用中造成較大的誤關聯率和漏關聯率。現有的多傳感器航跡抗差關聯技術如基於目標拓撲信息或圖像配準技術的航跡抗差關聯算法具備充實的理論基礎，但計算流程複雜，計算時間較長，難以滿足目標跟蹤融合系統的實時性要求，適用於多雷達對海目標的實時航跡抗差關聯技術急需解決。
三、
【發明內容】
[0004]1.要解決的技術問題
[0005]通過對大量雷達上報的海面目標航跡數據分析可得，海面艦船目標航跡具有如下特點:1)目標航跡分布零散；2)系統誤差對目標航跡造成一定的影響，但通常情況下仍小於船舶之間的實際距離。基於上述特點，可以認為系統誤差存在的條件下海面上距離較小且附近一定範圍內沒有其它目標航跡的一對來自不同傳感器的航跡源自同一目標，將其定義為可信航跡關聯對。
[0006]本發明的目的在於提供一種基於可信航跡關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法，主要技術創新是基於可信關聯對的航跡關聯思路和可信航跡關聯對的篩選方法。本發明分別定義了同源航跡距離閾值S1和非同源航跡距離閾值S2,並基於單元平均恆虛警檢測方法(CA-CFAR檢測器)求S1和S2，滿足彼此間距小於S1且與其它航跡最小間距大於S2的一對來自不同雷達的航跡即為可信航跡關聯對。利用CA-CFAR檢測器篩選出同源航跡距離閾值S1,將S1的若干倍作為非同源航跡距離閾值S2,並基於S1和S2篩選出可信航跡關聯對。基於數理統計原理，利用可信航跡關聯對求出系統誤差造成的航跡偏差，對雷達數據做誤差補償後基於經典航跡關聯算法實現同源航跡關聯。
[0007]2.技術方案
[0008]本發明所述的基於可信關聯對的多雷達海上目標抗差關聯算法，包括以下技術流程:雷達數據的時空對齊及距離矩陣的建立、基於CA-CFAR檢測器的可信航跡關聯對的篩選方法、基於可信航跡關聯對的系統誤差估計、誤差補償及抗差關聯。
[0009]3.有益效果
[0010](I)相比於一般的航跡關聯算法，本發明能夠很好的抑制系統誤差對航跡關聯造成的影響，提聞正確關聯率，減小誤關聯率和漏關聯率；
[0011](2)相比於現有的多目標多傳感器航跡抗差關聯算法，本發明計算流程簡便，計算量較小，可以大幅提高算法的運算時間，確保算法的實時性。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是雷達上報的海面艦船目標態勢圖；
[0013]圖2是雷達航跡間距分布示意圖；
[0014]圖3是雷達航跡間距按序作差示意圖；
[0015]圖4是單元平均恆虛警檢測器框圖。
五、【具體實施方式】
[0016]以下結合說明書附圖對本發明作進一步詳細描述。參照說明書附圖，本發明的【具體實施方式】分以下幾個步驟:
[0017](I)多雷達數據的坐標統一
[0018]雷達對海目標的量測通常都在空間極坐標系中完成，雷達數據融合處理的首要步驟是將不同雷達的量測數據統一轉換到一個局部穩定的二維直角坐標系中。假設某雷達獲取的極坐標系下目標位置信息為距離P和方位角Θ，利用(I)式的轉化關係可得雷達在統一直角坐標系下的量測數據。
【權利要求】
1.本發明用於多雷達對海目標的實時航跡抗差關聯，主要技術特徵包括: (1)可信航跡關聯對的定義； (2)基於單元平均恆虛警檢測(CA-CFAR檢測器)的可信航跡關聯對的提取方法。
2.根據權利要求1所述的可信航跡關聯對的定義: 海面上某對來自不同雷達的目標航跡，如果滿足條件:(I)它們是距離彼此最近的航跡，它們的間距小於某個閾值S1,⑵在它們周圍一定範圍內沒有其他航跡出現，既距離它們次近的航跡與它們之間的距離大於某個閾值S2，滿足上述條件的航跡對定義為可信航跡關聯對；將S1和S2分別定義為同源航跡距離閾值和非同源航跡距離閾值；如果雷達A上報的目標航跡P與雷達B上報的目標航跡j'滿足式(I)，則稱它們是一對可信航跡關聯對；
3.根據權利要求1所述的基於CA-CFAR檢測器原理的可信航跡關聯對的提取方法，既同源航跡距離閾值S1和非同源航跡距離閾值S2的篩選方法，將距離矩陣R中的所有元素放入集合D中，並將D中元素按由小到大的順序排序，得d =[d1<d2<---<dnAXns)，將D中相鄰元素按序作差放入集合AD中，ΔD = {Δdm| Δdm = dm+「dm,m = I,…，nAXnB_l}。以AD為輸入信號做CA-CFAR檢測，將滿足式
【文檔編號】G01S7/41GK103792522SQ201410026940
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】崔亞奇, 齊林, 熊偉, 王海鵬, 董凱 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學院