[发明专利]一种基于属性聚类与时空约束的航迹起始判别方法

说明书

本发明公开了一种基于属性聚类与时空约束的航迹起始判别方法，包括：根据目标电子信息的属性信息值相似度，采用K‑Means动态聚类方法对全部所述目标电子信息进行聚类；根据时空约束关系，对每类所述目标电子信息进行航迹关联，得到多条航迹。适用于天基电子信号的航迹起始判断；在进行航迹起始判别时同时使用了电子信息的时空信息与属性信息，先针对属性信息进行层次聚类，然后根据时空约束条件进行类内关联，剔除了虚警点的同时，增加了航迹起始判别的速率和准确度。

技术领域

本发明属于海洋监视方法技术领域，涉及一种基于属性聚类与时空约束的航迹起始判别方法。

背景技术

海上目标监测主要基于电子侦察卫星和成像遥感探测卫星。电子侦察卫星素有“顺风耳”之称，基于搜索、截获辐射源的电磁信号在广袤的海域内发现并识别目标，具有覆盖面积大、全天候监测及不受气候影响的优势，但却受限于定位精度低、噪音多、误差大，且星上电磁信号探测装备为一种无源传感器，其观测数据呈现为随机性与断续性。

卫星电子信息直接给出了目标的经纬度信息，但其观测数据呈现稠密航迹分布，某一时间段内可能对同一目标产生多个观测，并且观测结果中常常夹杂大量的虚警难以消除，因此基于卫星电子信息的舰船目标位置信息提取可转化为一个舰船目标的航迹起始问题，即从包含虚警的连续观测数据中检测出舰船目标航迹。

目前航迹起始大致可以分为顺序处理技术和批处理技术两大类。其中第一类方法是利用目标运动状态的机动限制条件作为“点-点”关联的参考依据，适用于相对较弱杂波背景中的目标航迹起始，在密集多杂波情况下，如果判断不当或算法选择不当，将会引发较高的虚警率或漏检率。具有代表性的有基于启发式规则的方法、基于逻辑规则的方法及其改进方法等。第二类方法是将时间积累后的点迹从空域变换到参数域，而后利用聚类方法提取特定轨道参数的曲线作为航迹起始结果，适用于杂波较多、实时性要求较低的离线场合情况下的航迹起始。具有代表性的有基于Hough变换的方法及其改进方法。且由于上述两种方法均基于有源探测装备周期性扫描获取的连续数据，并不适用于天基电子信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于属性聚类与时空约束的航迹起始判别方法，解决了现有技术中存在的航迹判断准确率低问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于属性聚类与时空约束的航迹起始判别方法，包括：根据目标电子信息的属性信息值相似度，采用K-Means动态聚类方法对全部所述目标电子信息进行聚类；根据时空约束关系，对每类所述目标电子信息进行航迹关联，得到多条航迹。

本发明的特点还在于：

包括以下步骤：

步骤1、循环计算全部目标电子信息的属性信息值相似度，并设置相似度度量条件，按照是否满足相似度度量条件将目标电子信息聚类为N个簇；

步骤2、根据步骤1得到的任意两个簇的簇点之间的相似度、其中一个簇的簇点与另一个簇的所有目标电子信息的属性信息值之间的相似度，对簇进行聚类得到M个不同的簇；

步骤3、对步骤2得到的每个簇中的目标电子信息按照时间递增顺序进行排序，根据每个簇中目标电子信息之间的速度特性、角度特性进行匹配，得到n条航迹。

在步骤1之前，对每个目标电子信息的属性信息值进行Z-score标准化处理：

上式中，Y表示初始字段值，mean(Y)表示初始字段值的均值，SN(Y)表示初始字段值的标准差。

步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1、随机选取一个目标电子信息作为初始簇点，分别计算当前目标电子信息的属性信息值与其余目标电子信息的相似度；以相似度大于等于相似度度量阈值α作为相似度度量条件，将满足相似度度量条件的目标电子信息作为一簇，其余目标电子信息分别作为一个单独的簇；