基于可信关联对的多雷达海上目标抗差关联算法
【专利摘要】本发明属于对海雷达信息融合【技术领域】，提供一种系统误差存在条件下的适用于海面目标的实时航迹抗差关联技术——基于可信关联对的多雷达海上目标抗差关联算法。针对海面舰船目标航迹特点，认定系统误差存在的条件下海面上距离较小且附近一定范围内没有其它航迹的一对来自不同传感器的航迹源自同一目标，将其定义为可信航迹关联对。本算法基于单元平均恒虚警检测方法提取海面可信航迹关联对，并利用可信航迹关联对求系统误差造成的航迹偏差，对原始雷达数据做误差补偿后基于经典航迹关联算法实现同源航迹关联。相比于传统的多传感器航迹抗差关联算法，本发明的主要特点在于计算流程简便，计算时间短，能够满足雷达跟踪融合系统的实时性要求。
【专利说明】基于可信关联对的多雷达海上目标抗差关联算法
一、【技术领域】
[0001]本发明属于对海雷达信息融合【技术领域】，提供一种系统误差存在条件下的针对海面目标的实时航迹抗差关联算法。
二、【背景技术】
[0002]在多目标多传感器跟踪融合系统中，为去除不同传感器对相同目标的重复跟踪并有效提高航迹数据的跟踪精度，需要对多传感器上报的目标量测数据进行航迹关联。由于目标分布情况、目标运动规律及数据处理方法等因素的影响，融合中心往往较难做出各目标航迹的准确关联，而传感器系统误差的存在又进一步增加了航迹关联处理的复杂性。
[0003]传统的航迹关联算法忽略了系统误差的存在，假设目标的状态估计数据中只包含随机误差，把航迹关联作为全局优化问题进行处理，在实际应用中造成较大的误关联率和漏关联率。现有的多传感器航迹抗差关联技术如基于目标拓扑信息或图像配准技术的航迹抗差关联算法具备充实的理论基础，但计算流程复杂，计算时间较长，难以满足目标跟踪融合系统的实时性要求，适用于多雷达对海目标的实时航迹抗差关联技术急需解决。
三、
【发明内容】
[0004]1.要解决的技术问题
[0005]通过对大量雷达上报的海面目标航迹数据分析可得，海面舰船目标航迹具有如下特点:1)目标航迹分布零散；2)系统误差对目标航迹造成一定的影响，但通常情况下仍小于船舶之间的实际距离。基于上述特点，可以认为系统误差存在的条件下海面上距离较小且附近一定范围内没有其它目标航迹的一对来自不同传感器的航迹源自同一目标，将其定义为可信航迹关联对。
[0006]本发明的目的在于提供一种基于可信航迹关联对的多雷达海上目标抗差关联算法，主要技术创新是基于可信关联对的航迹关联思路和可信航迹关联对的筛选方法。本发明分别定义了同源航迹距离阈值S1和非同源航迹距离阈值S2,并基于单元平均恒虚警检测方法(CA-CFAR检测器)求S1和S2，满足彼此间距小于S1且与其它航迹最小间距大于S2的一对来自不同雷达的航迹即为可信航迹关联对。利用CA-CFAR检测器筛选出同源航迹距离阈值S1,将S1的若干倍作为非同源航迹距离阈值S2,并基于S1和S2筛选出可信航迹关联对。基于数理统计原理，利用可信航迹关联对求出系统误差造成的航迹偏差，对雷达数据做误差补偿后基于经典航迹关联算法实现同源航迹关联。
[0007]2.技术方案
[0008]本发明所述的基于可信关联对的多雷达海上目标抗差关联算法，包括以下技术流程:雷达数据的时空对齐及距离矩阵的建立、基于CA-CFAR检测器的可信航迹关联对的筛选方法、基于可信航迹关联对的系统误差估计、误差补偿及抗差关联。
[0009]3.有益效果
[0010](I)相比于一般的航迹关联算法，本发明能够很好的抑制系统误差对航迹关联造成的影响，提闻正确关联率，减小误关联率和漏关联率；
[0011](2)相比于现有的多目标多传感器航迹抗差关联算法，本发明计算流程简便，计算量较小，可以大幅提高算法的运算时间，确保算法的实时性。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是雷达上报的海面舰船目标态势图；
[0013]图2是雷达航迹间距分布示意图；
[0014]图3是雷达航迹间距按序作差示意图；
[0015]图4是单元平均恒虚警检测器框图。
五、【具体实施方式】
[0016]以下结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。参照说明书附图，本发明的【具体实施方式】分以下几个步骤:
[0017](I)多雷达数据的坐标统一
[0018]雷达对海目标的量测通常都在空间极坐标系中完成，雷达数据融合处理的首要步骤是将不同雷达的量测数据统一转换到一个局部稳定的二维直角坐标系中。假设某雷达获取的极坐标系下目标位置信息为距离P和方位角Θ，利用(I)式的转化关系可得雷达在统一直角坐标系下的量测数据。
【权利要求】
1.本发明用于多雷达对海目标的实时航迹抗差关联，主要技术特征包括: (1)可信航迹关联对的定义； (2)基于单元平均恒虚警检测(CA-CFAR检测器)的可信航迹关联对的提取方法。
2.根据权利要求1所述的可信航迹关联对的定义: 海面上某对来自不同雷达的目标航迹，如果满足条件:(I)它们是距离彼此最近的航迹，它们的间距小于某个阈值S1,⑵在它们周围一定范围内没有其他航迹出现，既距离它们次近的航迹与它们之间的距离大于某个阈值S2，满足上述条件的航迹对定义为可信航迹关联对；将S1和S2分别定义为同源航迹距离阈值和非同源航迹距离阈值；如果雷达A上报的目标航迹P与雷达B上报的目标航迹j'满足式(I)，则称它们是一对可信航迹关联对；
3.根据权利要求1所述的基于CA-CFAR检测器原理的可信航迹关联对的提取方法，既同源航迹距离阈值S1和非同源航迹距离阈值S2的筛选方法，将距离矩阵R中的所有元素放入集合D中，并将D中元素按由小到大的顺序排序，得d =[d1<d2<---<dnAXns)，将D中相邻元素按序作差放入集合AD中，ΔD = {Δdm| Δdm = dm+「dm,m = I,…，nAXnB_l}。以AD为输入信号做CA-CFAR检测，将满足式
【文档编号】G01S7/41GK103792522SQ201410026940
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】崔亚奇, 齐林, 熊伟, 王海鹏, 董凯 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院