专利名称：一种被动传感器组网探测多目标方法
技术领域：
本发明涉及航空技术，提出的虚拟航迹跟踪技术，适用于多机或多平台、多基站协同进行被动传感器组网探测多目标。
背景技术：
随着科学技术的不断进步，现代战争模式变得日益复杂，如何提高飞机的作战能力和生存能力一直是当今军事领域的研究热点，实现隐蔽接敌是新一代战斗机的主要特点。当作战飞机飞向目标区时，航电系统主要使用被动传感器或工作在无源状态的其他传感器，仅能获得角度信息无法获取距离信息，因此无法对目标尤其是运动目标进行精确定位，但如果利用编队内多架飞机的组网探测，通过信息融合，可进行三角定位和融合跟踪，这样仅依靠被动传感器，既可以实现接敌阶段对目标的跟踪，又因为降低了本机被敌机截获的概率，提高了飞机的隐身性能。因此，从我国新一代作战飞机作战任务的迫切需要出发，开展被动传感器组网探测多目标的技术研究，具有相当重要的理论意义和国防应用价值。国内外研究者在被动传感器组网融合跟踪方面开展了大量的研究，目前利用双平台测向交叉定位是应用较多的一种方法，但该方法在多目标场境下，易产生大量“鬼点”，“鬼点”的快速、准确消除成为无源定位与跟踪的关键技术问题。谭坤等提出了一种基于多平台测向交叉消除“鬼点”的方法，这是一种静态去“鬼点”方法，在目标密集或有测量噪声情况下，无法有效地将“鬼点”消除干净。王永诚等提出多平台基于时差无源定位的方法，但是平台间的时标本身就带有较大的误差，该方法的假设前提在实际场景难以得到满足。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种被动传感器组网探测多目标方法，能够在多平台多目标环境下有效快速、准确地消除被动传感器组网定位与跟踪的“鬼点”。本发明的发明目的是通过以下的技术方案实现的I)利用两平台探测目标角度进行测向交叉定位从组网的三个被动传感器平台中任意选取两个，将这两个平台的被动探测设备获得的目标角度进行测向交叉定位，不同的测向线会产生交叉点，其中有真实目标和大量的“鬼点”;2)先利用多平台测向交叉定位方法静态去“鬼点”将这些交叉点与第三个平台构成连线并计算该连线与基线的夹角，再将该夹角与第三个平台探测到的角度进行比较，若两者的差值小于某个阈值，则保留该夹角对应的交叉点，反之，则去除该夹角对应的交叉点。这样通过设置阈值，可以将与探测角度相差较大的交叉点作为“鬼点”去除。经多平台交叉定位静态去“鬼点”后，对还存在的“鬼点”，将其作为临时目标，利用虚拟航迹技术进行跟踪，可动态去除“鬼点”。3)再利用虚拟航迹技术实现动态去除“鬼点”将静态处理剩下的交叉点送入点目标文件，点目标文件中的交叉点包括新目标、“鬼点”、已知目标，将本拍点目标文件与上一拍航迹文件进行数据关联，通过设置一个有限长度的时间滑窗，建立若干个候选假设，每个假设起始一条虚拟航迹，对虚拟航迹进行评估、删除、合并操作，可实现对多目标的无源融合跟踪。所述的动态去除“鬼点”包括步骤如下I)先计算各确定航迹的跟踪门，将点目标文件与上一拍确定航迹文件进行多假设关联处理，记录落入跟踪门的点目标。a)若一个点目标落入跟踪门，则用该点目标信息更新确定航迹；b)若两个或两个以上的点目标落入跟踪门，则用这些点目标信息分别更新确定航迹，形成多个虚拟航迹，此时，该确定航迹变成一个虚拟航迹组，送入虚拟航迹文件，设置虚拟级别为一；c)若无点目标落入，则将航迹外推一步，如果接连三拍都无点目标落入，则航迹终止;2)将与确定航迹文件没有关联上的点目标与上一拍的虚拟航迹文件进行多假设关联处理，记录落入每条虚拟航迹跟踪门的点目标a)若一个点目标落入跟踪门，则用该点目标信息更新虚拟航迹；b)若两个或两个以上的点目标落入跟踪门，则分别用这些点目标信息更新虚拟航迹，形成新的虚拟航迹组，将虚拟级别加一；c)若无点目标落入，则将航迹外推一步，若连续两拍都没有，则删除这条虚拟航迹，若该虚拟航迹组只剩下一条航迹，则虚拟级别减一，若虚拟级别为0，则将该虚拟航迹送入确定航迹文件；3)将经过上述关联处理后剩下的点目标与临时航迹文件进行最近邻关联处理，有点目标关联上的临时航迹更新，未关联上的临时航迹外推a)若在连续五拍中有三拍成功关联，则临时航迹变成确定航迹；b)若连续五拍的关联成功低于三次，则删除该临时航迹；4)将仍剩下的点目标与孤立点目标进行最近邻关联，成功的则起始一条临时航迹；5)将最后剩下的点目标送入孤立点目标文件，删除上一拍所有孤立点。上述航迹文件有点目标文件、孤立点文件、虚拟航迹文件、临时航迹文件、确定航迹文件，本发明的关键在于采用多假设数据关联和虚拟航迹管理技术解决点目标与航迹数据的关联，在对多目标跟踪的同时动态地去除“鬼点”，实现多目标的无源融合定位与跟踪。本发明与现有技术相比，其优点和有益效果是I)在目标跟踪过程中动态去除“鬼点”，充分利用了目标运动特性，工程可实现性强；2)在目标密集或有测量噪声下，能有效地消除“鬼点”。
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。图1是本发明的测角交叉定位示意图；图2是本发明的多平台多目标无源定位与融合跟踪效果图；图3-4是本发明的目标9的X、Y位置RMSE图；图5-6是本发明的目标9的X、Y速度RMSE图。
具体实施例方式下面结合附图1一图6进一步说明本发明是如何实现的实施例本发明的被动传感器组网探测多目标方法，主要包含静态去“鬼点”和动态去除“鬼点”两个部分静态去“鬼点”如图1所示，根据侧角交叉定位的原理，假设辐射源(目标)的位置为(X，y)，平台I的坐标为(X1, Y1),平台2的坐标为(X2，Y2)，测得的方位角分别为θρ θ2，则目标的坐标可表示为
权利要求
1.一种被动传感器组网探测多目标方法，其特征在于，包括如下步骤 1)利用两平台探测目标角度进行测向交叉定位 从组网的三个被动传感器平台中任意选取两个，将这两个平台的被动探测设备获得的目标角度进行测向交叉定位，不同的测向线会产生交叉点，其中有真实目标和大量的“鬼占”. 2)利用第三个平台的信息静态去除“鬼点” 将所得交叉点与第三个平台构成连线并计算该连线与基线的夹角，将该夹角与第三个平台探测到的角度进行比较，将角度差值大于某个阈值的交叉点视为“鬼点”，将其从交叉点集中去除； 3)利用连续多拍的信息动态去除“鬼点” 将经过静态处理后剩下的交叉点作为临时目标，采用虚拟航迹跟踪技术进行跟踪，在连续多拍中，随着时间推移，对“鬼点”的跟踪就会发散，而对应真实目标的交叉点形成的航迹能够跟踪收敛，这样将发散的跟踪航迹删除，就可实现动态去除“鬼点”。
2.根据权利要求1所述的被动传感器组网探测多目标方法，其特征在于将所述静态处理剩下的交叉点送入点目标文件，点目标文件中的交叉点包括新目标、“鬼点”、已知目标，将本拍点目标文件与上一拍航迹文件进行数据关联，通过设置一个有限长度的时间滑窗，建立若干个候选假设，每个假设起始一条虚拟航迹，对虚拟航迹进行评估、删除、合并操作，实现对多目标的无源融合跟踪。
3.根据权利要求1所述的被动传感器组网探测多目标方法，其特征在于在航迹跟踪处理过程中，会形成如下几个等级航迹确定航迹、虚拟航迹、临时航迹、孤立点，将静态处理后的点目标依次与航迹文件进行关联和跟踪处理，实现动态去除“鬼点”。
4.根据权利要求3所述的被动传感器组网探测多目标方法，其特征在于动态去除“鬼点”的具体步骤如下 1)计算各确定航迹的跟踪门，判断点目标是否落入跟踪门，记录落入跟踪门的点目标； a)若一个点目标落入跟踪门，则用该点目标信息更新确定航迹； b)若两个或两个以上的点目标落入跟踪门，则用这些点目标信息分别更新确定航迹，形成多个虚拟航迹，此时，该确定航迹的航迹变成虚拟航迹组，送入虚拟航迹文件，虚拟级别为一； c)若无点目标落入，则将航迹外推一步，如果接连三拍都无点目标落入，则航迹终止； 2)计算各虚拟航迹的跟踪门，判断没与确定航迹文件关联上的点目标是否落入虚拟航迹跟踪门，记录并处理落入跟踪门的点目标； a)若一个点目标落入跟踪门，则用该点目标信息更新虚拟航迹； b)若两个或两个以上的点目标落入跟踪门，则分别用这些点目标信息更新虚拟航迹，形成新的虚拟航迹组，将虚拟级别加一； c)若无点目标落入，则将航迹外推一步，若连续两拍都没有，则删除这条虚拟航迹，若该虚拟航迹组只剩下一条航迹，则虚拟级别减一，若虚拟级别为O，则将该虚拟航迹送入确定航迹文件； 3)计算各临时航迹跟踪门，将经上述处理后剩下的点目标与临时航迹进行最近邻关联处理，有点目标关联上的临时航迹更新，未关联上的临时航迹外推； a)若在连续五拍中有三拍成功关联，则临时航迹变成确定航迹； b)若连续五拍的关联成功低于三次，则删除该临时航迹； 4)将剩余的点目标与孤立点目标进行最近邻关联,成功的则起始一条临时航迹； 5)将最后剩下的点目标送入孤立点目标文件，删除上一拍所有孤立点。
全文摘要
本发明公开了一种被动传感器组网探测多目标方法。被动传感器组网系统根据传感器提供的角度信息，采用测向交叉方法进行交叉定位，先利用多平台间的信息冗余静态去除“鬼点”，再采用虚拟航迹跟踪技术动态去除“鬼点”，实现对多目标的准确定位与跟踪。动态去“鬼点”的方法是计算各航迹跟踪门，将交叉定位得到的点目标按照航迹等级从高到低顺序，依次与各个等级航迹文件进行关联处理，根据关联情形进行航迹起始、合并、剪枝、分枝、删除。本发明具有如下优点充分利用了目标运动特征，在目标跟踪过程中动态去除“鬼点”，工程可实现性强；在目标密集或有测量噪声情况下，能有效地消除“鬼点”。
文档编号G01C21/00GK102997911SQ20121053972
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者赵军, 牟之英 申请人:中国航空无线电电子研究所