CN106570311B - 复杂条件下航迹连续性评估方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复杂条件下航迹连续性评估方法及系统，其通过获取真值航迹与融合航迹，分别形成真值航迹序列以及融合航迹序列；并根据融合航迹点与真值航迹的相似度对真值航迹与融合航迹点进行最佳配对；基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，统计被评测时段内一条真值航迹序列对应关系中不同融合批号连续存在的时间差计算单条航迹连续率；利用单条航迹连续率计算综合航迹连续率。本发明不同于现有待评估航迹的选取以及连续性评估方法，适用于目标密集、雷达受干扰或自然条件差等情况，有效克服了复杂环境下难以正确的进行航迹连续性评估的缺陷。

Description

复杂条件下航迹连续性评估方法及系统
技术领域
本发明涉及数据融合性能评估技术领域，特别涉及一种复杂条件下航迹连续性评估方法及系统。
背景技术
数据融合性能评估技术是C4ISR系统研究、分析、开发与评价的重要课题，一直是系统研制过程中面临的难题。
航迹连续性指标是数据融合性能评估中关键指标之一，保持航迹的连续性是维持态势清晰性和稳定性的基础，是指挥员作战决策的重要依据。航迹连续性主要反映系统对航迹融合的稳定程度，直观的讲即航迹批号一致性保持的程度，同一批号维持的时间越长，航迹连续性就越好；反之，就越差。
传统的航迹连续性评估方法主要是针对简单稀疏目标环境，基于关联批号对照表统计航迹分裂的条数进行航迹的连续性评估。然而，融合系统汇集和处理的信息种类繁多，应用场景差异性大，自然环境与电磁环境复杂多变，导致关联批号对照表往往不正确，使得客观、公正地进行航迹连续性评估变得更加困难。另外，传统的评估方法通过航迹分裂的条数评估航迹的连续性显得不准确，忽略了各条分裂航迹占整条航迹的比例关系。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够在复杂条件下有效对航迹连续性进行评估的方法及系统。
一种复杂条件下航迹连续性评估方法，所述复杂条件下航迹连续性评估方法包括如下步骤：
S1、获取真值航迹与融合航迹，分别形成真值航迹序列以及融合航迹序列；
S2、根据融合航迹点与真值航迹的相似度对真值航迹与融合航迹点进行最佳配对；
S3、基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对；
S4、统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率；
S5、基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
一种复杂条件下航迹连续性评估系统，所述复杂条件下航迹连续性评估系统包括如下模块：
观测序列生成模块，利用真值航迹以及融合航迹，分别生成真值航迹序列以及融合航迹序列；
航迹最佳配对模块，根据融合航迹点与真值航迹的相似度对真值航迹与融合航迹点进行最佳配对；
对应关系建立模块，基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对；
单条航迹连续率计算模块，统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率，
综合航迹连续率计算模块，基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
本发明所述本发明所述复杂条件下航迹连续性评估方法及系统，其定义了相似度计算方法，给定了最佳配对原则，建立了融合航迹点与真值航迹序列的对应关系；统计被评测时段内一条真值航迹序列对应关系中不同融合批号连续存在的时间差计算单条航迹连续率；利用单条航迹连续率计算综合航迹连续率。本发明不同于现有待评估航迹的选取以及连续性评估方法，适用于目标密集、雷达受干扰或自然条件差等情况，有效克服了复杂环境下难以正确的进行航迹连续性评估的缺陷。
附图说明
图1为本发明所述复杂条件下航迹连续性评估方法的流程框图；
图2为图1中步骤S2的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种复杂条件下航迹连续性评估方法，所述复杂条件下航迹连续性评估方法包括如下步骤：
S1、获取真值航迹与融合航迹，分别形成真值航迹序列以及融合航迹序列；
具体的，设第j条真值航迹的序列为：
Wj＝{(P，Xi，Yi，Zi，VXi，VYi，VZi，Ti)}
其中P，Xi，Yi，Zi，VXi，VYi，VZi分别代表第j条真值航迹的批号以及在Ti时刻的X、Y、Z方向位置与速度，j＝1，2…N；k＝1，2…M。
所述融合航迹序列为：
Figure BDA0001129433030000031
其中
Figure BDA0001129433030000032
代表第k条融合航迹的批号以及在/>
Figure BDA0001129433030000033
时刻的X、Y、Z方向的位置与速度，k＝1，2…n；s＝1，2…m。
S2、选取融合航迹序列中某时刻任一融合航迹点，对所有真值航迹序列进行时间对准，计算该融合航迹点与每一条真值航迹的相似度，选择相似度最大的真值航迹与该融合航迹点形成最佳配对；
其中，如图2所示，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、选取融合航迹序列中某时刻任一融合航迹点，对所有真值航迹序列进行时间对准。
根据任意一融合航迹点
Figure BDA0001129433030000034
对所有真值航迹序列对准，并满足/>
Figure BDA0001129433030000035
真值航迹Wj时间对准后的状态如下：
Figure BDA0001129433030000041
S22、计算该融合航迹点与每一条真值航迹的相似度。
当真值航迹Wj时间对准后计算该融合航迹点与与第i条真值航迹的相似度为：
Figure BDA0001129433030000042
其中
Figure BDA0001129433030000043
是第k条融合航迹在/>
Figure BDA0001129433030000044
时刻状态估计方差矩阵的对角元素,其中i＝1，2…M。
S23、设定真值航迹与融合航迹点的最佳配对原则。
设定当
Figure BDA0001129433030000045
时，所述融合航迹点即作为第r条真值航迹的最佳配对。
S24、选择相似度最大的真值航迹与该融合航迹点形成最佳配对。
当
Figure BDA0001129433030000046
时，所述融合航迹点即作为第r条真值航迹的最佳配对，则建立最佳配对关系，即/>
Figure BDA0001129433030000047
其中，ωr表示不同时刻融合航迹与第r条真值航迹最佳配对的集合。/>
S3、基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对。
即逐一对所有融合航迹序列F中的每个航迹点进行最佳配对，建立每个融合航迹点与真值航迹的配对关系集合，即：
Figure BDA0001129433030000051
S4、统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率。
假设在被评测时段ΔT内，对第j条真值航迹配对关系集合进行检索，如果相邻两个时间融合航迹批号相同，则进行合并，则有
Figure BDA0001129433030000052
直到相邻两个时间的融合航迹批号不同为止，则对应该真值航迹的航迹连续率为：
Figure BDA0001129433030000053
其中,v表示融合航迹个数。
S5、基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
具体的，所述综合航迹连续率的计算公式如下：
Figure BDA0001129433030000054
本发明所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其定义了相似度计算方法，给定了最佳配对原则，建立了融合航迹点与真值航迹序列的对应关系；统计被评测时段内一条真值航迹序列对应关系中不同融合批号连续存在的时间差计算单条航迹连续率；利用单条航迹连续率计算综合航迹连续率。本发明不同于现有待评估航迹的选取以及连续性评估方法，适用于目标密集、雷达受干扰或自然条件差等情况，有效克服了复杂环境下难以正确的进行航迹连续性评估的缺陷。
基于上述复杂条件下航迹连续性评估方法，本发明还提供一种复杂条件下航迹连续性评估系统，所述复杂条件下航迹连续性评估系统包括如下模块：
观测序列生成模块，利用真值航迹以及融合航迹，分别生成每条真值航迹序列以及所有融合航迹序列；
航迹最佳配对模块，根据融合航迹点与真值航迹的相似度对真值航迹与融合航迹点进行最佳配对；
对应关系建立模块，基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对；
单条航迹连续率计算模块，统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率，
综合航迹连续率计算模块，基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
以上装置实施例与方法实施例是一一对应的，装置实施例简略之处，参见方法实施例即可。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能性一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应超过本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可檫除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，所述复杂条件下航迹连续性评
估方法包括如下步骤：
S1、获取真值航迹与融合航迹，分别形成真值航迹序列以及融合航迹序列；
S2、根据融合航迹点与真值航迹的相似度对真值航迹与融合航迹点进行最佳配对；
S3、基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对；
S4、统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率；
S5、基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
2.根据权利要求1所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、选取融合航迹序列中某时刻任一融合航迹点，对所有真值航迹序列进行时间对准；
S22、计算该融合航迹点与每一条真值航迹的相似度；
S23、设定真值航迹与融合航迹点的最佳配对原则；
S24、选择相似度最大的真值航迹与该融合航迹点形成最佳配对。
3.根据权利要求2所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，根据任意一融合航迹序列
Figure FDA0004075476190000011
对所有真值航迹序列对准，真值航迹序列Wj＝{(P,Xi,Yi,Zi,VXi,VYi,VZi,Ti)}时间对准后的状态如下：/>
Figure FDA0004075476190000012
其中pk，
Figure FDA0004075476190000013
代表第k条融合航迹的批号以及在/>
Figure FDA0004075476190000014
时刻的X、Y、Z方向的位置与速度，k＝1，2…n；s＝1，2…m，P，Xi，Yi，Zi，VXi，VYi，VZi分别代表第j条真值航迹的批号以及在Ti时刻的X、Y、Z方向位置与速度，j＝1，2…N；i＝1，2…M，X、Y、Z、VX、VY、VZ代表真值航迹序列时间对准后的X、Y、Z方向位置与速度。
4.根据权利要求3所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，真值航迹时间对准必须满足
Figure FDA0004075476190000021
5.根据权利要求3所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，所述融合航迹点与第i条真值航迹的相似度的计算公式如下：
Figure FDA0004075476190000022
其中
Figure FDA0004075476190000023
是第k条融合航迹在/>
Figure FDA0004075476190000024
时刻状态估计方差矩阵的对角元素,其中i＝1，2…M。
6.根据权利要求5所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，当
Figure FDA0004075476190000025
时，所述融合航迹点即作为第r条真值航迹的最佳配对。
7.根据权利要求3所述复杂条件下航迹连续性评估方法，其特征在于，利用单条航迹的连续率计算综合航迹连续率的计算公式如下：
Figure FDA0004075476190000026
其中μ代表综合航迹连续率，μj代表真值航迹的航迹连续率。
8.一种复杂条件下航迹连续性评估系统，其特征在于，所述复杂条件下航迹连续性评估系统包括如下模块：
观测序列生成模块，利用真值航迹以及融合航迹，分别生成真值航迹序列以及融合航迹序列；
航迹最佳配对模块，选取融合航迹序列中某时刻任一融合航迹点，对所有真值航迹序列进行时间对准，计算该融合航迹点与每一条真值航迹的相似度，选择相似度最大的真值航迹与该融合航迹点形成最佳配对；
对应关系建立模块，基于最佳配对原则，建立每一个融合航迹点与真值航迹的对应关系，不同融合航迹点可以与同一条真值航迹配对；
单条航迹连续率计算模块，统计被评测时段内一条真值航迹所配对的所有融合航迹点，计算相应的融合航迹批号连续存在的时间差，并根据时间差计算对应单条真值航迹的航迹连续率，
综合航迹连续率计算模块，基于单条真值航迹的航迹连续率，计算综合航迹连续率。
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