利用多源外部信息的航迹关联技术研究

发布时间：2020-08-01 21:17

【摘要】：随着科技的不断发展,全球各国之间的信息战逐步代替了传统的兵器、火药等暴力对抗方式,这种转变使各国间信息技术的发展速度日益加快,更是推动了我国的现代化国防技术的发展。由于我国雷达技术发展时间相较于发达国家起步较晚,虽然近些年来得到了大力发展,但依然存在一定的差距。本文的研究以岸基空海预警雷达为背景,由于该雷达探测距离较远,雷达精度较低。协同外部传感器对空、海目标同时进行探测,通过利用外部信息与雷达信息进行融合来提高雷达精度、获取更多的目标及环境信息和减少探测盲区,为我国国防事业提供了有力的保障。本文主要工作如下:(1)介绍本文的研究背景和意义。针对航迹关联和融合方面,对国内外的研究现状进行介绍,指出我国的在航迹关联及融合领域上与西方仍存在差距。(2)通过对航迹信息的内部获取和外部获取方式进行叙述,来对岸基空海预警雷达、ADS-B和AIS进行介绍。通过分析不同环境条件,详细论述了利用多源外部信息对雷达性能改善的可行性。(3)对最近邻关联算法进行了研究分析,在此基础上基于岸基空海雷达数据量较大的特性提出了采用遗传算法进行航迹关联。临近航迹较多的情况下,采用最近邻关联算法进行航迹关联误差较大,关联效果有限,所提出的采用遗传算法进行航迹关联能够很好地解决临近航迹的关联问题。在Matlab环境下,分别采用遗传算法和最近邻算法对临近航迹较多的情况进行关联仿真,通过计算关联航迹之间的OSPA距离对关联效果进行评判,证明了利用遗传算法进行航迹关联能够提高临近航迹的关联效果。(4)在工程应用环境方面,硬件系统采用的是基于PowerPC的硬件平台和硬件操作系统VxWorks6.8,软件开发环境为Workbench。结合实际工程,对整体工程实现流程,航迹关联模块在整个工程的设计中的实际应用进行了介绍。同时展示了对空模式下的雷达和ADS-B对真实航迹点和航迹的视频显控图。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：E933;TN959
【图文】：

海图,传输格式,消息,船舶交通管理

图2.3 ADS-B 的消息传输格式1）AIS 的定义和工作原理IS 又称为船舶自动识别系统，作用于船舶交通管理上。利用在 AIS 系统海图，行驶的船舶航线、航向、身份等信息能够在显控终端进行视频显

大地坐标系,直角坐标系,坐标点

西安电子科技大学硕士学位论文24图3.3 大地坐标系和直角坐标系的关系根据几何关系能够得到直角坐标系中对应的坐标值为[28]：2( ) cos cos( ) cos sin(1 ) sinx N H B Ly N H B Lz N e H B (3-3)其中，第一偏心率：( )2 222a bea ，2 21 sinaN e B。对于雷达 A，设测量距离为r ，方位角为，仰角为，则相对应的坐标点为（r, , ），相对应的直角坐标系中的坐标点设为（xr, yr, zr）

曲线图,最大值曲线,适应度,航迹

中权值 a=0.4，k=0.00001，进行 8000 次迭代，通过 100 次蒙特卡洛仿真对每次迭代得到的最大适应度值求均值得到适应度曲线图：图3.9 经过 8000 次迭代的适应度最大值曲线从图中可以看出，经过 8000 次迭代后，适应度最大值已经逐渐趋于平稳，适应度值收敛在最优解附近，经过 3000 次迭代时，适应度值已经接近于最大，所代表的关联方式为最优。（1）OSPA 指标介绍本文采用计算关联航迹之间的 OSPA（Optimal Subpattern Assignment）距离来评定航迹的关联效果。OSPA 能够对航迹集合之间进行整体的偏差计算。Wasserstein 距离作为目标集的跟踪评价指标，由于对集合元素个数的差别惩罚过重，导致一致性较差[49]。与采用位置均方根误差不同的是，OSPA 距离将真实航迹和估计航迹之间的误差分为距离误差和关联误差两个部分，引入了距离敏感参数 p 和关联敏感参数 c[50]。Schuhmacher[51]等人引入 OSPA 距离指标来进行相关性评估

【参考文献】