一种异构感知候选关联边的可验证准入方法及系统

本发明涉及多传感器信息融合、目标关联、集合成员估计和计算机图处理，具体涉及一种针对可见光、红外、雷达、射频和远程识别等异构物理传感器观测，通过构建统一判定时刻下的目标状态一致性集合、验证联合物理可行性并为候选边非准入决定生成可独立复核证书的方法及系统。

背景技术：

1、在反无人机、低空监视、智能交通、机器人协同感知、海上目标监视以及其他多传感器目标监测系统中，通常同时部署可见光摄像机、红外传感器、雷达、射频接收设备和远程识别接收设备。不同传感器在观测形式、采样频率、坐标表示、测量误差、标定方式和语义信息方面存在显著差异，同一物理目标可能分别表现为图像检测框、红外响应、雷达距离—方位—速度点迹、射频测向或定位结果以及携带身份字段的远程识别报告。

2、现有目标关联方法通常根据名义时间差、欧氏距离、马氏距离、视场门限、外观相似度或经验阈值，对不同传感器的观测对执行候选关系生成。落入关联门限的观测对被加入候选图，超出门限的观测对被直接排除，随后在候选图上执行最近邻、二部图匹配、最小费用流、联合概率数据关联或其他目标指派。

3、上述候选生成方式通常基于一个名义投影位置、一个统计中心或一个预设门限作出判断，难以覆盖时间同步偏差、传感器外参误差、平台位姿误差、量测误差和目标运动不确定性共同作用下的全部允许物理实现。某一观测对在名义状态下相距较远，并不意味着该观测对在全部允许误差和运动实现下均不可能对应同一目标。

4、另一方面，不同跨传感器关系所具备的证据基础并不一致。例如，视觉—红外关系可能具有完整的时间同步和外参有限边界；视觉—雷达关系可能仅具有部分位姿信息；射频定位结果可能只提供统计标准差或圆概率误差；远程识别报告虽然具有身份字段，但其与非协同探测目标之间的时间或空间映射可能尚未验证。如果仍以统一经验阈值排除候选关系，容易将缺乏模型依据的假设隐式写入候选图。

5、现有候选关系排除过程还通常缺少与每一个不生成候选边的决定相对应的可验证记录。一旦边界参数失效、输入证据被替换、数值求解结果错误或阈值设置不当，系统难以独立复核该观测对为何未进入候选图，也难以在验证失败时恢复候选边并保守保留歧义。

6、因此，需要一种在候选关联图生成阶段显式区分关系支持状态、将异构原生观测转换为统一目标状态的有界一致性集合、仅在能够证明“同一目标联合状态不存在”时排除候选边，并使每一非准入决定能够验证和恢复的技术方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：针对异构物理传感器观测之间时间、坐标、标定、位姿、量测误差和语义支持程度不一致的情况，避免基于名义距离、统计中心或未验证关系不安全地禁止候选边进入关联图；提供一种在允许物理扰动范围内证明待判定观测对不可能来源于同一目标的候选边可验证准入机制，并在证明或验证条件不满足时执行保守准入。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种异构感知候选关联边的可验证准入方法，由目标关联处理设备执行，包括如下步骤：

3、步骤s1，获取至少两种异构物理传感器产生的带时间信息的目标观测，将各目标观测构造成模态原生证据记录。所述记录保存模态标识、报告时间戳、原生量测、传感器侧不确定性信息、质量或有效性指示信息以及数据来源和处理版本等审计元数据。

4、步骤s2，以参考侧传感器和对应侧传感器为单位划分异构关系族，选择待判定观测对，并根据时间同步、坐标转换或标定与位姿、量测误差、目标运动边界和语义对应等可审计证据，确定所述待判定观测对的结构状态和非准入证明资格。

5、步骤s3，针对具备非准入证明资格的待判定观测对，确定统一判定时刻。根据各侧观测的报告时刻、时间偏差边界、坐标或位姿扰动边界、量测误差边界以及目标运动模型，将参考侧观测和对应侧观测分别转换为统一判定时刻下的参考侧目标状态一致性集合和对应侧目标状态一致性集合。

6、步骤s4，构建与所述待判定观测对对应的物理一致性约束集合。所述物理一致性约束可以包括最大速度、最大加速度、转弯率、传感器工作距离、视场、类别、时间有效性和身份语义中的至少一种，并形成联合可行集合。

7、步骤s5，对联合可行集合执行可行性判定。当被证明为空时，计算能够由独立验证程序复核的不可行性见证和分离裕量；仅在分离裕量大于预设数值容差时，生成与待判定观测对对应的非准入证书，并禁止在候选关联图中生成相应候选边。

8、步骤s6，当非空、无法证明为空、证明所依据的有限边界缺失或者分离裕量不满足要求时，不生成非准入证书，生成或保留相应候选边。由此，证明失败、证据不足或数值不确定性均被解释为保守准入，而不被解释为观测对不可能关联。

9、步骤s7，对非准入证书执行输入证据及版本一致性、结构状态与边界有效性、不可行性见证有效性和正分离裕量检查。验证通过时接受非准入结果并输出候选关联图和审计记录；验证失败时恢复相应候选边，或者恢复当前关系族内受影响的全部非准入边后重新生成候选关联图。

10、本发明还提供一种异构感知候选关联边的可验证准入系统，包括模态原生证据记录构建单元、异构关系族及观测对确定单元、参考侧状态一致性集合构建单元、对应侧状态一致性集合构建单元、联合物理约束构建单元、联合可行性判定单元、不可行性见证与非准入证书生成单元、证书独立验证单元、候选边生成与恢复控制单元以及候选关联图及审计记录输出单元。

11、本发明还提供一种电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，所述电子设备的处理器执行相应计算机程序时实现上述方法。

12、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

13、1. 将候选边是否准入表述为允许时间、标定、位姿、量测和运动扰动下的联合物理可行性问题，不以单一名义位置或经验距离阈值直接认定观测对不可能关联。

14、2. 保留不同传感器的原生观测语义，并在目标状态空间中构建能够共同比较的一致性集合，不要求将图像、雷达、射频和身份报告强制融合为同一种原始数据表示。

15、3. 仅对具有可审计有限边界的关系执行非准入证明；已观测但未验证或不支持的关系被保守准入，从而区分量测模型内的不确定性与跨传感器模型是否成立的结构不确定性。

16、4. 每一个未生成候选边的决定均携带不可行性见证、边界参数、分离裕量和输入证据哈希，能够由独立验证程序复核，而不依赖目标真实身份或仿真真值。

17、5. 证书验证失败时恢复候选边，使输入证据替换、边界失效、程序版本不一致和数值误差不会被静默传播到后续关联求解。

18、6. 在高密度目标或跨模态观测数量较多的场景中，可在候选图构建之前排除经证明物理不可行的观测对，减少候选边存储、成本计算和后续指派求解负担。

1.一种异构感知候选关联边的可验证准入方法，其特征在于，由目标关联处理设备执行，包括：获取由至少两种异构物理传感器产生的带时间信息的目标观测，根据各目标观测生成保留对应传感器原生量测语义的模态原生证据记录；针对参考侧传感器与对应侧传感器组成的异构关系族，根据时间关系、坐标转换或标定与位姿关系、量测误差边界以及语义关系，确定待判定观测对的结构状态和非准入证明资格；针对具备所述非准入证明资格的待判定观测对，确定统一判定时刻，并根据所述模态原生证据记录、时间传播关系、标定与位姿扰动边界、量测误差边界以及目标运动边界，分别构建参考侧目标状态一致性集合和对应侧目标状态一致性集合；将所述参考侧目标状态一致性集合、所述对应侧目标状态一致性集合与至少一种物理一致性约束组合，构建表示所述待判定观测对能够来源于同一目标的联合可行集合；对所述联合可行集合执行可行性判定；当所述联合可行集合被证明为空且对应不可行性见证的分离裕量大于预设数值容差时，生成与所述待判定观测对对应的非准入证书，并禁止在候选关联图中生成对应候选边；当所述联合可行集合非空、无法证明为空或所述分离裕量不大于所述预设数值容差时，生成或保留所述对应候选边；对所述非准入证书进行验证；在验证通过时，输出不包含所述对应候选边的候选关联图和审计记录；在验证未通过时，恢复所述对应候选边并执行保守准入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模态原生证据记录至少包括模态标识、报告时间戳、原生观测量、传感器侧不确定性信息、质量或有效性指示信息以及审计元数据；所述原生观测量包括图像目标检测结果、红外响应、雷达点迹或航迹、射频测向或定位结果以及携带身份信息的远程识别报告中的至少一种，并且不要求将不同传感器的原生观测量预先转换至同一图像平面或同一特征表示。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构状态包括已验证状态、已观测但未验证状态和不支持状态；当建立所述待判定观测对所需的时间关系、坐标转换或标定与位姿关系、量测误差边界以及目标运动边界均具有可审计的有限边界时，将所述待判定观测对置为已验证状态并赋予非准入证明资格；当至少一项所述有限边界缺失时，将所述待判定观测对置为已观测但未验证状态或不支持状态，禁止针对该待判定观测对生成非准入证书，并保守生成或保留对应候选边。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设当前可验证证据状态为，针对观测确定的允许参数集合为，统一判定时刻为，目标状态为；所述参考侧目标状态一致性集合由满足下述条件的目标状态构成：存在属于的时间偏差、坐标或位姿扰动以及量测误差，使目标状态x经目标运动模型由所述统一判定时刻传播至观测i的报告时刻后，与观测的原生观测量相一致；所述对应侧目标状态一致性集合按照与观测对应的允许参数集合构建；其中：对于可见光观测或红外观测，所述目标状态一致性集合包括由检测区域、成像模型、相机内参、外参、平台位姿及其误差边界确定的视线集合、视锥集合或空间位置外包络；对于雷达观测，所述目标状态一致性集合包括由距离、方位、俯仰、径向速度及其误差边界确定的空间壳层、角度扇区、速度条带或状态外包络；对于射频观测，所述目标状态一致性集合包括由测向角、到达时间差、位置估计或其有限误差区域确定的方向带、双曲区域或空间外包络；对于远程识别观测，所述目标状态一致性集合包括由经验证的位置、速度、时间精度及其边界形成的时空状态管。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述物理一致性约束包括最大速度约束、最大加速度约束、转弯率约束、传感器工作距离约束、传感器视场约束、目标类别兼容约束、时间有效性约束和身份语义约束中的至少一种；设所述物理一致性约束形成约束集合，则所述联合可行集合表示为：。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，证明所述联合可行集合为空的不可行性见证包括以下至少一种：

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述非准入证书至少包括观测对标识、关系族标识、输入证据哈希、结构状态、统一判定时刻、时间同步边界、标定与位姿边界、量测误差边界、目标运动边界、目标状态一致性集合的表示参数、不可行性见证、分离裕量、预设数值容差以及程序版本；对所述非准入证书的验证包括输入证据及版本一致性检查、结构状态与边界有效性检查、不可行性见证有效性检查以及所述分离裕量大于所述预设数值容差的检查；所述候选关联图按照异构关系族构建为二部图或多部图，图节点对应传感器侧目标观测或持续航迹，图边对应未取得有效非准入证书的待判定观测对；所述候选边准入、非准入证书生成和非准入证书验证仅使用传感器侧观测、时间信息、标定与位姿参数、物理工作范围、语义关系以及由其确定的不确定性边界，不使用目标真实身份、仿真真值投影或事后评价标签；所述审计记录至少包括模态原生证据记录摘要、关系族、结构状态、目标状态一致性集合参数、物理一致性约束、联合可行性判定结果、不可行性见证、分离裕量、证书验证结果、候选边恢复原因以及最终候选图状态，所述候选关联图被输出至目标指派、目标跟踪、态势显示、告警或反无人机决策模块。

8.一种异构感知候选关联边的可验证准入系统，其特征在于，包括至少两种异构物理传感器以及与所述异构物理传感器通信连接的目标关联处理装置，所述目标关联处理装置包括：模态原生证据记录构建单元，用于根据所述异构物理传感器产生的目标观测生成模态原生证据记录；异构关系族及观测对确定单元，用于确定参考侧观测、对应侧观测及其结构状态和非准入证明资格；参考侧状态一致性集合构建单元和对应侧状态一致性集合构建单元，用于在统一判定时刻分别构建参考侧目标状态一致性集合和对应侧目标状态一致性集合；联合物理约束构建单元和联合可行性判定单元，用于结合运动约束、视场约束或语义约束构建联合可行集合，并判定所述联合可行集合是否为空；不可行性见证与非准入证书生成单元，用于在所述联合可行集合被证明为空且对应不可行性见证的分离裕量大于预设数值容差时，生成非准入证书；证书独立验证单元，用于验证输入证据、边界参数、不可行性见证和分离裕量；候选边生成与恢复控制单元，用于对未取得有效非准入证书的观测对生成或保留候选边，并在证书验证失败时恢复对应候选边；以及候选关联图及审计记录输出单元，用于输出候选关联图、非准入证书和审计记录。

9.一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并能够由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7任一项所述的方法。