星网探测多目标轨迹关联方法与流程

本发明属于目标跟踪识别等，涉及星网探测多目标轨迹关联方法。

背景技术：

1、在信号级星网探测模拟系统进行多目标探测跟踪识别的复杂仿真时，需要正确区分并连续跟踪出现的合作目标和非合作目标，才能准确的对两者机动轨迹交汇进行提前预测与评估。解决这一问题的前提是对星网中每个星载传感器所探测的目标测量值进行正确的关联，在此基础上实现多目标轨迹编目。

2、数据关联问题产生于星网观测过程和多目标跟踪环境的不确定性：首先，星载传感器系统总是不可避免地存在着量测的误差，对跟踪环境也缺乏相应的先验知识，容易产生杂波点；其次，星网探测时往往不能事先准确得知目标的个数，无法判定传感器产生的量测值是由真实目标还是由虚假目标产生的，也无法得知各量测值的来源哪个可能的目标。这些因素是多目标跟踪中存在数据关联难题的基本原因。

3、同时，星载光学探测传感器对目标测量值是方位角，基于光学探测传感器的轨迹关联一般最直接的方法是角轨迹关联。从星载传感器输出的红外图像中检测到目标，计算出角度测量值，进行角轨迹关联后，再输出到轨迹滤波模块进行多目标的实时滤波与跟踪计算。实际使用中根据单颗卫星所获得的目标方位角一般难以推算出目标的空间位置。一般同一时刻需要利用2颗及以上的卫星对同一目标的视线矢量相交于一点这个几何约束条件进行角轨迹关联，形成多目标机动轨迹自主编目。但是这种方法存在一定的测量误差，导致视线矢量并不会严格交于一点。这样会导致后续滤波计算量增大或者计算结果发散等问题，难以满足系统仿真有效性和计算实时性要求。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出星网探测多目标轨迹关联方法，实现信号级星网模拟系统进行超大规模星座进行分布式协同探测仿真时，对多目标轨迹实时和正确关联。

2、本发明解决技术的方案是：

3、星网探测多目标轨迹关联方法，包括：

4、将来自一个或多个卫星传感器的量测zi(i＝1,2,…,n)与j个已知的目标归并到一起，使它们分别属于j个集合，保证每个集合所包含的量测以较大的概率来自于同一目标；

5、用表示在t时刻处于卫星i探测范围内目标的集合；设定为集合的元素个数即卫星i探测范围内的目标个数；

6、用表示集合内目标的状态值；

7、表示由产生的量测值；

8、设定从星网视角，由目标产生的量测值集合为trk；

9、定义单个目标被单颗卫星观测到一次为一组量测，计算星网对多目标的量测值ntrk；

10、对量测值进行一次关联，形成一次关联值n′trk；

11、对量测值进行二次关联，形成二次关联值n′’trk。

12、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，由目标产生的量测值集合为trk具体为：

13、

14、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，所述星网对多目标的量测组数ntrk的计算方法为：

15、

16、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，对量测值进行一次关联，形成n′trk的方法为：

17、构建量测跟踪门；

18、根据量测跟踪门判断将某量测值用于当前目标状态进行更新，或是将该量测值认定为新生目标或是杂波点；

19、根据连续一段时间的同一目标量测值情况，确定量测值为新生目标或是杂波点；当量测值为新生目标时，形成初始运动轨迹；当为杂波点时，剔除此点；

20、针对当前目标或是新生目标，确定各轨迹的候选量测；根据候选量测更新数据值，形成n′trk。

21、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，所述量测跟踪门的构建方法为：构建球壳虚拟跟踪门。

22、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，通过构建球壳虚拟跟踪门，实现粗略对量测值的分配情况进行确定；从而保证被跟踪目标轨迹得到有效更新，初步滤除无效量测值，降低复杂数据关联过程中实际数据存储和计算量。

23、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，所述根据量测跟踪门判断的方法为：

24、当某量测值落入特定目标的跟踪门内部时，则将该量测对此目标的状态进行更新；若某量测值未落入任意一个目标的跟踪门，则判断此量测值为新生目标或杂波点。

25、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，所述根据候选量测更新数据值，形成一次关联值n′trk的方法为：

26、基于nnda原理，从候选量测中选择距离跟踪门中心最小的量测进行关联，并更新数据值，形成n′trk。

27、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，对量测值进行二次关联，形成二次关联值n′’trk的方法为：

28、选取不同机动阶段的动力学方程或者模型进行目标轨迹跟踪保持，即数据的二次关联，输出多目标最新的关联轨迹，形成二次关联值n′’trk。

29、在上述的星网探测多目标轨迹关联方法，

30、对量测值进行二次关联的过程中，当经过数据关联后发现星载传感器连续若干次未探测到某目标的量测值，则认为该目标已超出传感器的探测范围或已消失，应当剔除该目标轨迹集；

31、先设置高度阈值，当发现目标机动高度为负或者机动高度过高，即超过高度阈值，则认为该目标轨迹跟踪发散，对其进行终结处理。

32、本发明与现有技术相比的有益效果是：

33、(1)本发明结合球壳跟踪门和机动动力学形成多目标轨迹关联方法，面对大规模星网传递跟踪多目标轨迹关联问题，降低了复杂数据关联过程中实际数据存储和计算量；

34、(2)本发明避免计算结果发散等问题，具有更好的适用性；

35、(3)本发明的星网探测多目标轨迹关联方法，结合球壳跟踪门和机动动力学模型，实现信号级星网模拟系统进行超大规模星座进行分布式协同探测仿真时，对多目标轨迹实时和正确关联。

技术特征：

1.星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：由目标产生的量测值集合为trk具体为：

3.根据权利要求1所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：所述星网对多目标的量测组数ntrk的计算方法为：

4.根据权利要求1所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：对量测值进行一次关联，形成n′trk的方法为：

5.根据权利要求4所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：所述量测跟踪门的构建方法为：构建球壳虚拟跟踪门。

6.根据权利要求5所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：通过构建球壳虚拟跟踪门，实现粗略对量测值的分配情况进行确定；从而保证被跟踪目标轨迹得到有效更新，初步滤除无效量测值，降低复杂数据关联过程中实际数据存储和计算量。

7.根据权利要求4所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：所述根据量测跟踪门判断的方法为：

8.根据权利要求4所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：所述根据候选量测更新数据值，形成一次关联值n′trk的方法为：

9.根据权利要求1所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：对量测值进行二次关联，形成二次关联值n′’trk的方法为：

10.根据权利要求9所述的星网探测多目标轨迹关联方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及星网探测多目标轨迹关联方法，属于目标跟踪识别等技术领域；用表示在t时刻处于卫星i探测范围内目标的集合；设定为集合的元素个数即卫星i探测范围内的目标个数；用表示集合内目标的状态值；表示由产生的量测值；设定从星网视角，由目标产生的量测值集合为Trk；定义单个目标被单颗卫星观测到一次为一组量测，计算星网对多目标的量测值N<subgt;trk</subgt;；对量测值进行一次关联，形成一次关联值N′<subgt;trk</subgt;；对量测值进行二次关联，形成二次关联值N′’<subgt;trk</subgt;；本发明实现信号级星网模拟系统进行超大规模星座进行分布式协同探测仿真时，对多目标轨迹实时和正确关联。

技术研发人员：汪宏昇,王立伟,刘雪梅,翟光,陈海鹏,王晓路,张恒,贾长伟,刘闻,池元成,徐明钊,张冶,赵山杉,张凯
受保护的技术使用者：中国运载火箭技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8