一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法技術

本發明專利技術公開了一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法，首先將各平臺探測獲取的點跡數據轉換到同一坐標系下；然后，判斷各平臺點跡的可能關聯并評分，通過多級拍賣算法實現兩兩求解，明確不同平臺點跡之間的互聯關系，合并源于同一目標的點跡，形成編隊層面的等效點跡；最后，基于這些點跡，采用多目標跟蹤算法，估計出目標的位置、速度與批號。本發明專利技術能夠在確保跟蹤性能不下降的前提下，大幅度降低計算復雜度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機載航電綜合領域，特別涉及多機編隊組網協同融合定位技術，具體是指一種基于多級拍賣算法的多機平臺點跡融合策略。
技術介紹
當前，隨著網絡中心戰、空海一體戰、體系對抗、集群作戰、分布式作戰等新型作戰概念的方興未艾，對于航空裝備而言，數據融合正由傳統的面向單機平臺傳感器的平臺級融合向協同級融合、體系級融合方向發展。在協同級融合中，戰機平臺不再僅僅依靠本平臺傳感器的探測數據，而是通過機間數據鏈，與編隊其他戰機交互并共享探測信息，形成分布式探測網絡，完成對戰場態勢的協同感知，進而支持編隊戰機的協同防御、協同站位和協同攻擊。目前在協同級融合的具體實現中，編隊飛機是基于航跡進行融合感知的，即編隊各戰機首先形成基于本平臺的目標航跡，然后在機間數據鏈的支持下，將之上報給編隊長機，通過航跡關聯與航跡融合，形成基于編隊的目標航跡信息。在該融合模式下，各戰機平臺在形成各自目標航跡的過程中，會導致大量探測信息的丟失，隨著戰場環境日趨復雜、電磁干擾的愈演愈烈、以及航空武器的隱形化，這一融合模式的劣勢將越專利技術顯。例如：當編隊戰機探測低空目標、隱身目標、小型目標時，各平臺通常只能形成一些零散的短航跡，當長機融合處理這類短航跡時，無法實現對目標穩定、持續、有效地跟蹤，并且過多的短航跡也會導致編隊對戰場態勢感知的混亂。針對這一問題，基于點跡的編隊融合感知成為一種可行的協同級融合的實現模式。在該模式下，編隊戰機不再形成各自的目標航跡，而是將探測獲取的點跡數據直接上報給長機進行融合處理，從而避免了探測信息的過多損失。在長機處理多平臺點跡時，一個關鍵問題是需要確定多源點跡與目標的對應關系，然而，由于點跡包含雜波、漏檢、虛警等情況，直接基于點跡的處理方式將遠比基于航跡的復雜；同時，伴隨著編隊規模的擴大、目標的密集，其計算求解也更容易陷入指數爆炸。目前常用的方法是將多平臺點跡融合問題轉換為多維分配問題，通過各種松弛方法或智能優化方法確定點跡與目標的對應關系，進而融合跟蹤估計；但是，在轉化為多維問題時，需枚舉多平臺點跡與目標可能對應關系并評分，在密集目標回波以及大編隊協同探測情況下，這一過程的計算復雜度并不低，難以有效滿足現階段航空裝備工程實時性需求。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于提供一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法，就是能夠快速有效融合多平臺探測獲取的點跡數據，實現基于點跡處理的編隊戰機協同感知，提升編隊飛機在復雜戰場環境下對敵協同探測、跟蹤、定位能力。本專利技術的專利技術目的通過以下技術方案實現：一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法，包含以下步驟：第一步：將不同戰機平臺上報的點跡轉化到同一個坐標系下，獲取各點跡在同一個笛卡爾坐標系下的位置坐標、以及誤差協方差陣；第二步：任意選取兩個戰機平臺，將其中一個戰機平臺作為中間平臺，中間平臺上報的點跡作為中間量點跡，中間量點跡對應的位置坐標與誤差協方差陣集合分別為與另外一個戰機平臺作為待互聯平臺，待互聯平臺上報的點跡作為待互聯點跡，待互聯點跡集合對應的位置坐標與誤差協方差陣集合分別為與mα表示中間平臺上報的點跡數量，mβ表示待互聯平臺上報的點跡數量，表示中間平臺漏檢情況，表示待互聯平臺漏檢情況；第三步：從中間量點跡集合和待互聯點跡集合中各選取一個點跡：定義粗的等效距離門限γth，并計算這兩個點跡間的等效距離：ρ=(zkα,iα-zkβ,iβ)T(Rkα,iα+Rkβ,iβ)(zkα,iα-zkβ,iβ)]]>其中，(·)T表示矩陣的轉置。若ρ＜γth，則判斷這兩個點跡存在可能互聯；第四步，對于存在可能互聯的中間量點跡與待互聯點跡進行互聯評分：Score=[u(iα)+u(iβ)]ln(1-P)+u(iα)[Vα-ln(Pψ|2πRkα,iα|1/2)]+u(iβ)[Vβ-ln(Pψ|2πRkβ,iβ|1/2)]-2ln(1-P)]]>其中，P表示對目標的檢測概率，ψ表示各戰機平臺監視區域的大小，P和ψ已知的常量，u(·)表示指標函數，滿足：u(s)=0s=01s≠1]]>當與都不表示漏檢的情況，Vα與Vβ項的計算公式為：Vα=[12(zkα,iα-z^kα,β)T(Rkα,iα)-1(zkα,iα-z^kα,β)]]]>Vβ=[12(zkβ,iβ-z^kα,β)T(Rkβ,iβ)-1(zkβ,iβ-z^kα,β)]]]>其中，表示中間平臺點跡與互聯平臺點跡的合并，通過凸組合方法加權計算獲得；第五步，根據中間量點跡與待互聯點跡的互聯評分，組成mα+mβ維代價矩陣Λ，mα+mβ維代價矩陣Λ包含Λpq(1≤p≤mα,1≤q≤mβ)存儲與的互聯評分；第六步，基于矩陣Λ，通過拍賣算法作二維求解，明確中間量點跡與待互聯點跡的對應關系，當判定將中間量點跡與待互聯點跡源于同一目標時，將兩者進行合并；若拍賣算法求解的累計次數小于D-1次，則將合并后的點跡集合作為中間量點跡集合，再從剩余平臺中任取一個平臺的點跡集作為待互聯點跡集合，轉入第三步；若拍賣算法求解的累計次數等于D-1次，則將合并后的點跡集合作為編隊層面的等效點跡集合；第七步：根據等效點跡集合，采用經典多目標跟蹤算法，估計出目標的位置、速度與批號。較佳地，所述第三步中還包含對與與進行可能互聯的判斷；所述第四步中，當與互聯、或與互聯時，Vα與Vβ項的計算公式為：Vα=12[diag(Rkα,iα)/λ]T(Rkα,iα)-1[diag(Rkα,iα)/λ]]]>Vβ=12[diag(Rkβ,iβ)/λ]T(Rkβ,iβ)-1[diag(Rk&beta本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法，包含以下步驟：第一步：將不同戰機平臺上報的點跡轉化到同一個坐標系下，獲取各點跡在同一個笛卡爾坐標系下的位置坐標、以及誤差協方差陣；第二步：任意選取兩個戰機平臺，將其中一個戰機平臺作為中間平臺，中間平臺上報的點跡作為中間量點跡，中間量點跡對應的位置坐標與誤差協方差陣集合分別為{zkα,iα|iα=0,1,2,L,mα}]]>與{Rkα,iα|iα=1,2,L,mα};]]>另外一個戰機平臺作為待互聯平臺，待互聯平臺上報的點跡作為待互聯點跡，待互聯點跡集合對應的位置坐標與誤差協方差陣集合分別為與mα表示中間平臺上報的點跡數量，mβ表示待互聯平臺上報的點跡數量，表示中間平臺漏檢情況，表示待互聯平臺漏檢情況；第三步：從中間量點跡集合和待互聯點跡集合中各選取一個點跡：定義粗的等效距離門限Υth，并計算這兩個點跡間的等效距離：ρ=(zkα,iα-zkβ,iβ)T(Rkα,iα+Rkβ,iβ)(zkα,iα-zkβ,iβ)]]>其中，(·)T表示矩陣的轉置。若ρ＜Υth，則判斷這兩個點跡存在可能互聯；第四步，對于存在可能互聯的中間量點跡與待互聯點跡進行互聯評分：Score=[u(iα)+u(iβ)]ln(1-P)+u(iα)[Vα-ln(Pψ|2πRkα,iα|1/2)]+u(iβ)[Vβ-ln(Pψ|2πRkβ,iβ|1/2)]-2ln(1-P)]]>其中，P表示對目標的檢測概率，ψ表示各戰機平臺監視區域的大小，P和ψ已知的常量，u(·)表示指標函數，滿足：u(s)=0s=01s≠1]]>當與都不表示漏檢的情況，Vα與Vβ項的計算公式為：Vα=[12(zkα,iα-z^kα,β)T(Rkα,iα)-1(zkα,iα-z^kα,β)]]]>Vβ=[12(zkβ,iβ-z^kα,β)T(Rkβ,iβ)-1(zkβ,iβ-z^kα,β)]]]>其中，表示中間平臺點跡與互聯平臺點跡的合并，通過凸組合方法加權計算獲得；第五步，根據中間量點跡與待互聯點跡的互聯評分，組成mα+mβ維代價矩陣Λ，mα+mβ維代價矩陣Λ包含Λpq(1≤p≤mα,1≤q≤mβ)存儲與的互聯評分；第六步，基于矩陣Λ，通過使用拍賣算法作二維求解，明確中間量點跡與待互聯點跡的對應關系，當判定將中間量點跡與待互聯點跡源于同一目標時，將兩者進行合并；若拍賣算法求解的累計次數小于D?1次，則將合并后的點跡集合作為中間量點跡集合，再從剩余平臺中任取一個平臺的點跡集作為待互聯點跡集合，轉入第三步；若拍賣算法求解的累計次數等于D?1次，則將合并后的點跡集合作為編隊層面的等效點跡集合；第七步：根據等效點跡集合，采用經典多目標跟蹤算法，估計出目標的位置、速度與批號。...

【技術特征摘要】
1.一種基于多級拍賣算法的多平臺點跡融合方法，包含以下步驟：
第一步：將不同戰機平臺上報的點跡轉化到同一個坐標系下，獲取各點跡在同一個笛
卡爾坐標系下的位置坐標、以及誤差協方差陣；
第二步：任意選取兩個戰機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃大羽，劉博，徐飛，
申請(專利權)人：中國航空無線電電子研究所，
類型：發明
國別省市：上海;31