[发明专利]一种基于拟牛顿法的点迹关联分配方法

说明书

本发明提出了一种基于拟牛顿法的点迹关联分配方法，首先在匀加速模型的基础上给出航迹在切向和法向加速度影响下的位移计算公式；其次分解位移变化公式降低计算复杂度，进而基于拟牛顿法建立求解切向加速度和法向加速度的迭代模型；再次构建能量公式评估不同点迹分配方案决定的影响度；最后给出航线交叉避让规则和最小能量规则，优化点迹分配方案，防范点迹分配错误。

技术领域

本发明属于雷达数据处理技术领域。

背景技术

点迹与航迹关联是多传感器跟踪的关键问题，很大程度决定航迹目标的稳定性与正确性、航迹滤波状态的精确度与可靠性，进而影响航迹目标数据的应用保障能力。目前主要的数据关联方法有最近邻方法、全局最优方法、概率数据关联(PDA)、交互多模型、联合概率(JPDA)、神经网络等方法，基于概率论、神经网络的关联方法忽略航迹目标航行动力学特征，基于概率模型的关联方法需要计算点迹隶属度，存在复杂度高、适应性差的情况，交互多模型、神经网络等方法难以平衡模型复杂度与计算量之间矛盾。

为充分利用点迹分配决定的航迹目标动力学特征，本发明借助匀加速模型给出由切向和法向加速度决定的目标位移变化公式，并拆分航迹目标位移变化公式降低计算难度，从而构建基于Jacobian矩阵的拟牛顿迭代计算模型；目标切向和法向加速过程决定了航迹目标在运动过程中的能量变化，本发明提出能量公式评估不同点迹分配方案的合理程度，考虑到邻近区域内可能存在航迹交叉情况，本发明提出航迹交叉避让和最小能量规则，避免航迹在没有采取非降速避让措施的情况下发生会遇甚至碰撞，优化点迹分配方案，纠正点迹分配错误。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可评估点迹分配影响、判断航迹交叉会遇的航迹目标点迹关联分配和方案调整方法。

本发明的解决方案是：

本发明在分析航迹目标数据关联处理流程的基础上，提出利用上个周期的加速度评估值，动态修正波门大小，初步筛选出存在潜在关联关系的点迹数据，从而得到点迹与航迹当前位置的位移差，进而利用拟牛顿法迭代计算出目标在法向与切向的加速度值，并基于本发明提出的能量公式计算评估关联点迹决定的航迹关联影响度，初步挑选出关联度最小的点迹作为备选关联点迹。

其次通过多次遍历，找出并标注存在临近关系的航迹目标；对临近的航迹对进行跨立判断，如果判定当前分配方案存在航迹交叉的情况，且临近航迹对到会遇点的时间差小于1s，则交换点迹分配，避免船舶碰撞或者航迹换批。

当对全部相邻的航迹对进行调整后，将得到的点迹分配、调整结果作为航迹关联关联结果，最终完成航迹的更新、滤波和输出。

附图说明

图1基于拟牛顿法的点迹分配处理流程，其中虚线为本发明提出核心处理步骤。

图2为跨立实验判断原理图

图3为跨立实验判定相交，且相交的航迹目标到达交叉点时间差小于1s，调整后的点迹分配示意图。

具体实施方式

本发明主要的重要内容包括确立目标位移计算公式、构建拟牛顿迭代计算模型、基于加速度的点迹分配。

(1)目标位移计算公式

由于未分配的点迹与航迹的时间差通常较短，典型的导航雷达目标数据更新速率通常在3s左右，而预警雷达的数据更新率更高、更细周期更短，因此可假设目标在较短时间内法向和切向的受力是均匀的，即目标在法向和切向加速度值不变，本发明基于下列公式来计算目标在在切向加速度a_t和法向加速度a_n：

(2)拟牛顿迭代计算模型