基于灰色關(guān)聯(lián)分析的純方位航跡關(guān)聯(lián)算法

鄭慶利 關(guān)葉青

1.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南京 210016；2.中國(guó)人民解放軍91604部隊(duì)，山東龍口265700）

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的純方位航跡關(guān)聯(lián)算法

鄭慶利1,2關(guān)葉青1

1.南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南京 210016；2.中國(guó)人民解放軍91604部隊(duì)，山東龍口265700）

針對(duì)同平臺(tái)純方位多傳感器的航跡相關(guān)問(wèn)題，建立了基于線段Hausdorff距離的灰色關(guān)聯(lián)度純方位航跡關(guān)聯(lián)算法。該算法將每條航跡的方位數(shù)據(jù)看作時(shí)間的離散函數(shù),不同傳感器的航跡經(jīng)過(guò)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)后,形成了具有相同時(shí)標(biāo)的目標(biāo)方位信息序列,通過(guò)對(duì)多傳感器目標(biāo)航跡的方位信息進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,計(jì)算出各航跡對(duì)的灰色關(guān)聯(lián)度及 截航跡灰色關(guān)聯(lián)矩陣,并確定不同傳感器的航跡關(guān)聯(lián)程度。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能有效地實(shí)現(xiàn)同平臺(tái)純方位多傳感器的航跡相關(guān)。

純方位傳感器；Hausdorff距離；航跡相關(guān)；灰色關(guān)聯(lián)度

引言

在多傳感器信息融合系統(tǒng)中,航跡相關(guān)是關(guān)鍵技術(shù)之一,也是實(shí)現(xiàn)航跡融合的前提,所謂航跡相關(guān)就是判斷來(lái)自于不同傳感器的兩個(gè)航跡是否代表同一個(gè)目標(biāo)的過(guò)程，航跡相關(guān)判定的準(zhǔn)確性將直接影響到整個(gè)融合系統(tǒng)的性能[1-2]。對(duì)于同平臺(tái)的純方位多傳感器(例如:聲吶)組成的信息融合系統(tǒng),因各傳感器輸出航跡中的目標(biāo)位置信息只有不同時(shí)刻的方位信息,使得航跡相關(guān)判定的難度加大。灰色關(guān)聯(lián)分析[3]可以用少量已知信息來(lái)是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來(lái)判斷其聯(lián)系是否緊密。曲線越接近，相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)程度就越大，反之就越小。已有文獻(xiàn)[4-6]將灰色關(guān)聯(lián)分析的思想用于航跡關(guān)聯(lián)算法，取得了不錯(cuò)的效果。本文利用線段Hausdorff距離建立了基于灰色灰色關(guān)聯(lián)分析的同平臺(tái)純方位多傳感器航跡相關(guān)算法,該算法對(duì)來(lái)自于同平臺(tái)的不同純方位傳感器探測(cè)到的目標(biāo)方位信息進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,計(jì)算出各航跡對(duì)的灰色關(guān)聯(lián)度及λ截航跡灰色關(guān)聯(lián)矩陣,并確定不同傳感器的航跡關(guān)聯(lián)程度。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能有效地實(shí)現(xiàn)同平臺(tái)純方位多傳感器的航跡相關(guān)。

1 灰色關(guān)聯(lián)分析若干定義

Hausdorff距離最初用于定義兩個(gè)點(diǎn)集之間的距離[7-8]，Yongsheng Gao等人把這個(gè)概念進(jìn)行了擴(kuò)展，將其用于計(jì)算線段間的距離（Line Segment Hausdorff Distance,LHD）。

當(dāng)線段mi和pj不平行時(shí)，不能直接計(jì)算。此時(shí)，可以選擇其中的一條線段以其中點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)使其平行如圖2所示，再計(jì)算它們的值，通常旋轉(zhuǎn)較短的線段，這樣可以減少線段變形的影響。

圖2 線段的旋轉(zhuǎn)

2.3 航跡相關(guān)

不同傳感器的航跡數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)后,形成了具有相同時(shí)標(biāo)的目標(biāo)方位信息序列。

由圖4可見,不同傳感器探測(cè)相同目標(biāo)的航跡平均灰色關(guān)聯(lián)度在84%以上，說(shuō)明本文所提出的航跡相關(guān)算法能夠很好地解決純方位傳感器目標(biāo)航跡相關(guān)問(wèn)題。同時(shí)由圖3可以看出，特別是在目標(biāo)比較密集情況下，對(duì)于相同的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型和傳感器誤差方差,本算法也能很好判斷兩條航跡之間的關(guān)聯(lián)程度

4 結(jié)論

由于純方位傳感器的特點(diǎn)，其航跡中的目標(biāo)位置信息只有方位信息，可用于航跡相關(guān)判定的信息少、相關(guān)判定難度大，本文建立了基于線段Hausdorff距離的灰色關(guān)聯(lián)度純方位航跡關(guān)聯(lián)算法，該算法對(duì)于純方位傳感器探測(cè)的多目標(biāo)方位信息序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，計(jì)算出能夠反映各航跡對(duì)之間相關(guān)程度的灰色關(guān)聯(lián)矩陣，最后根據(jù)航跡灰色關(guān)聯(lián)矩陣元素的值進(jìn)行航跡相關(guān)判定。算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，仿真結(jié)果表明該算法確實(shí)有效。

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Bearings-only Track Correlation Algorithm Based on Grey correlative Analysis

Zheng Qingli1,2Guan Yeqing1
(1.College of Economics and Management,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016，China；2.91604 Units,PLA, Longkou, Shandong 265700, China)

For the track correlation problem of bearings-only multi sensors on the same platform,this paper presents a bearings-only track correlation algorithm based on Line Segment Hausdorff Distance grey correlation degree of grey system theory.In this algorithm each track’s azimuth information is considered as a discrete function of time.The grey correlation analysis for multi target track’s azimuth information is performed by using the line segment Hausdorff distance correlation degree,the matrix of track grey correlation degree of the line segment Hausdorff distance is calculated and the track correlation pairs are determined.The results of simulation experiment show that this algorithm can effectively accomplish track correlation for the bearings-only multi sensors on the same platform.

bearings-only sensor;Hausdorff distance;track correlation;grey correlation analysis

TP274

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.037

鄭慶利:1978年10月,男,山東鄒城人,碩士研究生,研究方向:灰色系統(tǒng)理論。

關(guān)葉青:1968年12月,女,遼寧沈陽(yáng)人,副教授,研究方向:投入產(chǎn)出、灰色系統(tǒng)理論。