一种编队飞行的雷达组网航迹关联方法
【专利摘要】本发明公开了一种编队飞行的雷达组网航迹关联方法，首先对雷达航迹作编队检测，检验出两个以上的编队，并根据编队中心的位置及速度，对编队进行群关联，然后选取群关联上的编队中航迹数量最多的编队作为基准编队，根据基准编队内航迹之间的最小距离间隔设定局部相对位置关系矩阵划分的距离间隔和矩阵的维数，创建编队的局部相对位置关系矩阵，然后对基准编队的局部相对位置关系矩阵作随机测量误差泛化处理，将群关联上的另一编队的局部相对位置关系矩阵与基准编队的局部相对位置关系矩阵进行比对，分析位置关系匹配的相似度，以最优分配原则，得到编队内航迹的关联结果，最后对关联模糊的航迹进行分辨力检验处理，确定最终的编队内航迹关联关系。
【专利说明】一种编队飞行的雷达组网航迹关联方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达组网航迹关联技术，特别是一种编队飞行的雷达组网航迹关联方 法。
【背景技术】
[0002] 雷达组网的航迹关联，在目标密集的编队环境情况下，由于系统误差残差、雷达分 辨力、视角等原因，常见的航迹关联方法不能很好的进行密集目标航迹的关联。传统的最近 邻航迹统计的航迹关联方法，容易造成目标的错误关联及增批，而联合最优统计的航迹关 联方法在两编队相距超过一定距离时，依据计算出的关联模糊集的概率积，难以判断关联 关系，出现关联模糊。本专利针对目标密集的编队环境情况，提出了一种根据编队中目标航 迹的相对位置关系建立局部相对位置关系矩阵，对矩阵进行匹配分析的关联方式，在目标 密集的编队情况下能够有效实现编队内航迹的正确关联。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对多雷达信息融合中的航迹关联，提出了一种编队飞行的雷达 组网航迹关联方法，解决编队环境下目标航迹的正确关联问题。
[0004] 本发明公开了一种编队飞行的雷达组网航迹关联方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤（1)对雷达航迹作编队检测，检测出两个以上编队，每个编队包括两个以上 的航迹；
[0006] 步骤（2)计算各编队的编队中心；
[0007] 步骤（3)根据编队中心的位置与速度，对所有编队进行两两群关联处理；
[0008] 步骤（4)对群关联上的编队，选取其中航迹数量最多的编队作为基准编队，计算 基准编队内的航迹之间的最小距离间隔；
[0009] 步骤（5)根据基准编队内的航迹之间的最小距离间隔，基于局部相对位置关系计 算矩阵划分的距离间隔和矩阵的维数；
[0010] 步骤（6)根据计算出的距离间隔和维数，创建编队的局部相对位置关系矩阵；
[0011] 步骤（7)对基准编队的局部相对位置关系矩阵作随机测量误差泛化处理；
[0012] 步骤（8)计算群关联上的另一编队的局部相对位置关系矩阵与基准编队的局部 相对位置关系矩阵的匹配相似度；
[0013] 步骤（9)根据最优分配的原则，得到编队内航迹关联关系；
[0014] 步骤（10)对关联模糊的航迹进行分辨力检验处理，确定最终的编队内航迹关联 关系。
[0015] 本发明中，所述编队飞行，是速度、航向保持一致，且相距较近的多个飞行目标的 飞行状态。
[0016] 本发明步骤（1)中的对雷达航迹作编队检测，当两个航迹的速度航向保持一致， 且相距较近，距离间隔保持在一定范围内时认为是同一编队，计算如下：
【权利要求】
1. 一种编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤（1)对雷达航迹作编队检测，检测出两个以上编队，每个编队包括两个以上的航 迹； 步骤（2)计算各编队的编队中心； 步骤（3)根据编队中心的位置与速度，对所有编队进行两两群关联处理； 步骤（4)对群关联上的编队，选取其中航迹数量最多的编队作为基准编队，计算基准 编队内的航迹之间的最小距离间隔； 步骤（5)根据基准编队内的航迹之间的最小距离间隔，基于局部相对位置关系计算矩 阵划分的距离间隔和矩阵的维数； 步骤（6)根据计算出的距离间隔和维数，创建编队的局部相对位置关系矩阵； 步骤（7)对基准编队的局部相对位置关系矩阵作随机测量误差泛化处理； 步骤（8)计算群关联上的另一编队的局部相对位置关系矩阵与基准编队的局部相对 位置关系矩阵的匹配相似度； 步骤（9)根据最优分配的原则，得到编队内航迹关联关系； 步骤（10)对关联模糊的航迹进行分辨力检验处理，确定最终的编队内航迹关联关系。
2. 根据权利要求1所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（1)中 的对雷达航迹作编队检测，当两个航迹的速度航向保持一致，且相距较近，距离间隔保持在 一定范围内时认为是同一编队，计算如下：
其中坐标为x-y平面二维平面直角坐标，Na为该雷达探测到的所有航迹的个数，a、b为 航迹的标号，(?」为航迹Ta的位置点，& . 」为航迹Tb的位置点，raVa、Wi;为航迹Ta的 x-y平面速度分量，、' %是航迹Tb的X-y平面速度分量，Cv、Cp分别为速度一致性以及 距离相近的判决门限值，对于飞机，Cv取值在30km/h到50km/h之间，Cp取值在2km到5km 之间； 编队表述如下： Hl: { (XL1，Yu)，（XL2, yL2) ... (XLN，JfLN)}， 其中L为编队编号，N为编队扎中航迹的个数，（xta，yta)表示编队扎中航迹Tm的位置，m为航迹的编号，1彡m彡N。
3. 根据权利要求2所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（2)中 的编队中心，计算如下：
其中j为编队扎的中心位置点，％、^为编队扎的中心速度的x-y平面速度分 量，（X^yj为编队中航迹Tm的位置，vXta、Vyta为编队中航迹Tm的χ-y平面速度分量。
4. 根据权利要求3所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（3)中 对两个编队扎、Hk判定群关联，判断条件计算公式如下：
其中Anj为编队扎的中心位置点，为编队Hk的中心位置点，为编队 扎的中心速度的x-y平面速度分量，为编队Hk的中心速度的x-y平面速度分量， (；p、Cev分别为距离相近和速度航向一致性的判决门限值，对于飞机，Cct取值在8km到IOkm之间，Cev取值在30km/h到50km/h之间。
5. 根据权利要求4所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（4)中 计算编队内航迹之间的最小距离间隔dmin，公式如下：
其中L为编队编号，i、j为航迹的标号，（Xi^,yu)为编队扎中航迹Ti的位置，（Xij,yu) 为编队扎中航迹Tj的位置。
6. 根据权利要求5所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（5)中 计算矩阵划分的距离间隔d以及矩阵的维数D，公式如下：
其中维数D为奇数，符号￠.5表示对匕-?I作四舍五入运算。 J d
7. 根据权利要求6所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（6)中 的局部相对位置关系矩阵的建立，以编队中一个航迹为中心，以距离间隔d和维数D建立矩 阵，如下：
该矩阵中任意一项矩阵元素为％,，在局部相对位置关系矩阵中，矩阵中心元素！Ilcitl对 应于选取的中心航迹位置点（\s，yj，1彡s彡N，其余矩阵元素的下标取值以矩阵中心 元素为原点，按照横坐标为P，纵坐标为q的直角坐标系确定，下标P、q取值的最大范围为 土 [D/2]，□为取整符，D为矩阵维数； 在局部相对位置关系矩阵中，除中心航迹位置点（k，yJ之外的任一航迹位置点 (Xut,yd对应的矩阵元素下标P、Q的计算如下：
局部相对位置关系矩阵元素置1代表该元素对应的区域附近有航迹，此时的矩阵 元素为航迹标志元素。
8. 根据权利要求7所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（7)中 对矩阵中有航迹标志的元素作泛化处理，泛化区域范围R(x，y)根据最大随机测量误差计 算得到，满足：
其中为有航迹标志的矩阵元素对应的航迹坐标，（x〇，y。）为该航迹对应的雷达 站基点坐标，Λθ_、ΛPmax分别为最大的测向随机误差和测距随机误差，当航迹标志元素 周边的矩阵元素处于泛化范围内时，将该矩阵元素标记为Λ。
9. 根据权利要求8所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（8)中 的匹配相似度，计算如下：
其中为基准编队扎的局部相对位置关系矩阵元素对应的编队内航迹位 置，（XMh，yMh)为待关联编队Hm的局部相对位置关系矩阵元素HIm对应的编队内航迹位置，κ 为待关联编队Hm中航迹的个数，相似度为匹配相似度矩阵ζ中的一项元素。
10.根据权利要求9所述的编队飞行的雷达组网航迹关联方法，其特征在于，步骤（9) 中的最优分配原则，公式如下：
其中表示基准编队扎的局部相对位置关系矩阵Lm与待关联编队Hm的局部相对位 置关系矩阵Mn的匹配相似度； Au表示当矩阵Lm与矩阵Mn，的匹配相似度大于编队Hm中所有局部相对位置关系矩 阵与Lm匹配相似度的均值时，判断矩阵Lm与矩阵Mn，匹配，当与矩阵Lm匹配的编队Hm中的 局部相对位置关系矩阵个数唯一时，判断基准编队扎中第m个航迹与待关联编队Hm的第η' 个航迹关联，当个数不唯一时，说明有多个编队Hm中的航迹与基准编队扎中第m个航迹都 有可能关联，则判断基准编队扎中第m个航迹与这些编队Hm中的航迹关联模糊； 步骤（10)中的分辨力检验处理，当编队Hm中关联模糊的航迹处于基准编队扎中第m个航迹的分辨力模糊范围外时，表示关联关系分辨力匹配矛盾，解除关联关系，其中分辨力 模糊范围R(X'，y'）根据雷达分辨力计算，满足公式： {('X >y ) \」(Χ - XLt): + (y - Vu)-<C2yj(XLt - Xtt): + (lht. - lh)- sin +Pd max)}> 其中（Xu，yu)为基准编队的航迹标志元素对应的航迹位置点，9dmax、Pdmax分别为雷达 的最大的测向分辨力和测距分辨力。
【文档编号】G06F19/00GK104318094SQ201410547213
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】朱霞, 贺成龙, 赵靖, 姜虎 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所