基于區(qū)間灰數(shù)的分布式多目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法

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1、航空學(xué)報(bào)Feb．252013V01．34No．2352．360ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．eduCRhkxb@buaa．edu．C13基于區(qū)間灰數(shù)的分布式多目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法衣曉*，張懷巍，曹昕瑩，何友海軍航空工程學(xué)院信息融合技術(shù)研究所，山東煙臺264001摘要：研究了存在系統(tǒng)誤差條件下分布式多目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)問題，以異地配置的2D組網(wǎng)雷達(dá)為背景，分析了時(shí)變系統(tǒng)誤差對雷達(dá)上報(bào)航跡的影響，將誤差影響下的目標(biāo)定位看

2、做一種認(rèn)知不確定性，并給出兩種用區(qū)間灰數(shù)描述這一不確定性的方法。由此提出了一種航跡關(guān)聯(lián)算法，該算法以區(qū)間相離度作為衡量航跡間差異信息的測度，建立灰色關(guān)聯(lián)分析模型，并根據(jù)灰關(guān)聯(lián)度排序給出航跡關(guān)聯(lián)對。通過對算法的約束條件進(jìn)行深層次分析，給出了使用算法的先決條件。在常見系統(tǒng)誤差環(huán)境下的蒙特卡羅仿真結(jié)果表明，算法具有良好的抗差性能和較廣泛的適用性。關(guān)鍵詞：航跡關(guān)聯(lián)；系統(tǒng)誤差；區(qū)間灰數(shù)；組網(wǎng)雷達(dá)；信息融合中圖分類號：V448．2；TP953；TN957文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6893(2013)02—0352—09組網(wǎng)雷達(dá)系

3、統(tǒng)中，單部雷達(dá)的系統(tǒng)誤差很可能導(dǎo)致融合中心對同一個(gè)目標(biāo)生成多條航跡，或者將不同目標(biāo)融為一條航跡，造成航跡關(guān)聯(lián)的混亂。因此，研究系統(tǒng)誤差條件下的多目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)問題是十分必要的。傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)類和基于模糊數(shù)學(xué)類的航跡關(guān)聯(lián)算法[1。41通常不考慮傳感器存在的系統(tǒng)誤差。最近幾年，國內(nèi)外學(xué)者針對系統(tǒng)誤差條件下多目標(biāo)的關(guān)聯(lián)與融合問題，展開了比較深入的研究。文獻(xiàn)[5]～文獻(xiàn)[7]研究了不需要準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)航跡數(shù)據(jù)的誤差配準(zhǔn)技術(shù)。文獻(xiàn)[8]和文獻(xiàn)[9]將非時(shí)變系統(tǒng)誤差的影響看做對目標(biāo)航跡的旋轉(zhuǎn)和平移，并分別利用傅里葉變換理論和圖像匹配的歸一化互相

4、關(guān)思想，對旋轉(zhuǎn)和平移量進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航跡對準(zhǔn)關(guān)聯(lián)。文獻(xiàn)[io]～文獻(xiàn)[13]還指出，在系統(tǒng)誤差影響下，航跡間的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，以此作為突破口，提出了基于目標(biāo)拓?fù)湫畔⒌暮桔E關(guān)聯(lián)算法以及相關(guān)的改進(jìn)算法。然而，當(dāng)前的研究多針對非時(shí)變系統(tǒng)誤差，并且從偏差影響的微觀層面著手，通過點(diǎn)跡的偏移量尋找突破。本文基于灰色系統(tǒng)理論口4-18]，從誤差影響的宏觀層面分析，將系統(tǒng)誤差對航跡的影響與區(qū)間灰數(shù)相聯(lián)系，利用灰色序列算子的作用，探索航跡之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。1系統(tǒng)誤差對目標(biāo)航跡的影響在組網(wǎng)雷達(dá)技術(shù)中，系統(tǒng)誤差是影響航跡關(guān)聯(lián)質(zhì)量的

5、重要因素，建立合理的誤差分析模型是實(shí)現(xiàn)誤差配準(zhǔn)前航跡關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵。非時(shí)變系統(tǒng)誤差對目標(biāo)航跡的影響，文獻(xiàn)[8]給出了詳細(xì)的論述，這里不再贅述。下面對時(shí)變的系統(tǒng)誤差加以討論。收稿日期：2012—04-17；退修FI期：2012．05—20；錄用日期：2012—06—13；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012-09—1115：49網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20120911．1549002．html基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(61032001)；新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET．11-087

6、2)*通訊作者．Tel．：0535·6635417E—mail：yxgx@sohu．com硪用榕武：Y

7、X。ZhangHW．CaoXY。eta1．Atrackassociationalgorithmfordistributedmulti-targetsystemsbasedOngrayintervall7um—bers．ActaAeronauticaetAstronauticaS&ica，2013，34(2)：352—360．衣曉，張懷?。荜楷摗５龋鵩區(qū)聞灰教的分布武多g標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法．航空學(xué)報(bào)，2013，34(2)：3

8、52—360．衣曉等：基于區(qū)間灰數(shù)的分布式多目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)算法設(shè)非同地配置的兩部2D雷達(dá)A、B，以雷達(dá)A作為融合中心，并以其所在位置為原點(diǎn)建立公共笛卡兒坐標(biāo)系，選擇雷達(dá)B的笛卡兒坐標(biāo)為(z＆，0)；且已知雷達(dá)的測距和測方位角最大系統(tǒng)偏差分別為(ArA。，AOA。)、(Ar。。，AO。。)。以雷達(dá)A為例，記k時(shí)刻目標(biāo)的真實(shí)位置為(z(志)，y(忌))，雷達(dá)A的真實(shí)測距和測方位角為(ra(是)，OA(是))，則k時(shí)刻目標(biāo)的位置估計(jì)可表示為fzA(k)一(rA(足)+ArA(k))·J．sin(以@)+△以強(qiáng)”(1)lYA(是)一(

9、rA(是)+ArA(k))·lc。s(以(尼)+△以(愚))式中：△“(忌)和△六(志)均為隨時(shí)間變化的量，且已知變化范圍分別為0～△“。和0～△6lA。。由式(1)可知，雷達(dá)對航跡的估計(jì)不能精確地反映目標(biāo)的真實(shí)位置。同時(shí)，由于雷達(dá)時(shí)變偏差的存在，不能認(rèn)為雷達(dá)的上報(bào)航跡具有固定的旋轉(zhuǎn)和偏移