多目标航迹实时快速关联方法、装置、计算机设备和介质与流程

1.本发明涉及雷达跟踪技术领域，具体是指一种多目标航迹实时快速关联方法、装置、计算机设备和介质。


背景技术：

2.多输入多输出(multiple input multiple output，mimo)雷达是把无线通信系统中的多个输入和多个输出技术引入到雷达领域，并和数字阵列技术相结合而产生的一种新体制雷达。由于采用了波形分集技术，mimo雷达拥有许多传统相控阵雷达所无法比拟的优越性。
3.现有mimo雷达的多目标航迹选择方法一般是根据速度和加速度计算目标位置范围，再根据结果添加限制条件以选择相关联的目标点。但随着无人机的应用普及，mimo雷达主要的监控目标数量开始大幅增加，目标加速度范围增大，目标速度从中高速为主变为中低速为主。航迹点准确关联难度加大。


技术实现要素：

4.基于以上技术问题，本发明提供了一种多目标航迹实时快速关联方法、装置、计算机设备和介质，解决了现有mimo雷达在对多目标进行跟踪时，目标航迹关联难度大、准确率低的问题。
5.为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
6.一种多目标航迹实时快速关联方法，包括：
7.获取当前时刻的航迹列表和雷达的扫描点集合；
8.将扫描点集合分别与航迹列表中各条航迹进行预关联，得到各条航迹对应的预关联点集合；
9.基于爬山算法计算各个预关联集合中预关联点与其对应的航迹下一个航迹点的第一预测点的距离和的最优解；
10.将距离和的最优解对应的预关联点加入对应的航迹末端进行关联；
11.其中，预关联包括：
12.基于扫描点集合选取目标点；
13.基于航迹列表选取目标航迹；
14.基于卡尔曼算法获取目标点的滤波点和目标航迹其下一个航迹点的第一预测点；
15.计算目标航迹的末端点与滤波点的距离获取第一距离；
16.计算第一预测点与滤波点的距离获取第二距离；
17.以末端点和预测点为焦点、第一距离与二分之一第二距离之和为长半轴构建椭球；
18.若滤波点在椭球范围之内，则将滤波点作为预关联点放入目标航迹对应的预关联点集合中。
19.进一步的，若航迹对应的预关联点集合中预关联点数量为零或未能与任一预关联点关联成功，则航迹关联失败。
20.进一步的，若航迹关联失败次数大于三次，则航迹对应的目标丢失。
21.进一步的，若目标点不在任一航迹的预关联点集合中或预关联点不为距离和的最优解，则将目标点或预关联点作为再关联点与上一周期时刻未能成功关联的未关联点进行再关联；
22.其中，上一周期时刻未成功关联的未关联点存放在未关联点集合中。
23.进一步的，再关联包括：
24.基于卡尔曼算法获取未关联点集合中各个未关联点其下一个航迹点的第二预测点；
25.基于爬山算法计算再关联点与各个第二预测点之间距离最近的最优解；
26.将距离最近的最优解对应的再关联点与第二预测点对应的未关联点进行关联构成新航迹，并加入航迹列表。
27.进一步的，若再关联点再关联失败，则将再关联点作为未关联点加入未关联点集合中。
28.进一步的，若未关联点经过两次再关联仍未组成新航迹，则将未关联点从未关联点集合中移除。
29.一种多目标航迹实时快速关联装置，包括：
30.数据获取模块，数据获取模块用于获取航迹列表和雷达的扫描点集合；
31.预关联模块，预关联模块用于将扫描点集合分别与航迹列表中各条航迹进行预关联，得到各条航迹对应的预关联点集合；
32.关联计算模块，航迹关联模块用于基于爬山算法计算各个预关联集合中预关联点与其对应的航迹下一个航迹点的第一预测点的距离和的最优解；
33.航迹关联模块，航迹关联模块用于将距离和的最优解对应的预关联点加入对应的航迹末端进行关联；
34.其中，预关联包括：
35.基于扫描点集合选取目标点；
36.基于航迹列表选取目标航迹；
37.基于卡尔曼算法获取目标点的滤波点和目标航迹其下一个航迹点的第一预测点；
38.计算目标航迹的末端点与滤波点的距离获取第一距离；
39.计算第一预测点与滤波点的距离获取第二距离；
40.以末端点和预测点为焦点、第一距离与二分之一第二距离之和为长半轴构建椭球；
41.若滤波点在椭球范围之内，则将滤波点作为预关联点放入目标航迹对应的预关联点集合中。
42.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述多目标航迹实时快速关联方法的步骤。
43.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述多目标航迹实时快速关联的步骤。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
45.本发明提供了一种实时将目标雷达扫描点迹处理成目标航迹的方法，在对目标速度和加速度信息掌握不充分的情况下，快速，较准确的处理目标航迹，具体体现在以下方面：
46.1、实时更新目标航迹；
47.2、关联计算量小；
48.3、对中低速目标关联正确率较高。
附图说明
49.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
50.图1为多目标航迹实时快速关联方法流程示意图。
51.图2为预关联流程示意图。
52.图3为再关联流程示意图。
53.图4为多目标航迹实时快速关联装置结构框图。
54.其中，1数据获取模块，2预关联模块，3关联计算模块，4航迹关联模块。
具体实施方式
55.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.参阅图1，在一些实施例中，一种多目标航迹实时快速关联方法，包括：
57.s101，获取当前时刻的航迹列表和雷达的扫描点集合；
58.具体的，雷达的扫描点一般包括目标点的经纬度、高度、速度和采集时间等数据。
59.s102，将扫描点集合分别与航迹列表中各条航迹进行预关联，得到各条航迹对应的预关联点集合；
60.s103，基于爬山算法计算各个预关联集合中预关联点与其对应的航迹下一个航迹点的第一预测点的距离和的最优解；
61.s104，将距离和的最优解对应的预关联点加入对应的航迹末端进行关联；
62.参阅图2，其中，预关联包括：
63.s201，基于扫描点集合选取目标点；
64.其中，目标点为扫描点集合中选取的一个扫描点，预关联便是通过选取扫描点作为目标点与目标航迹进行初步关联。
65.s202，基于航迹列表选取目标航迹；
66.其中，目标航迹是航迹列表中选取的一条航迹。
67.s203，基于卡尔曼算法获取目标点的滤波点和目标航迹其下一个航迹点的第一预测点；
68.其中，滤波点是指经过卡尔曼滤波校正后的目标点，其一般是在经纬高三个维度
上进行，而预测点是指在目标航迹末端点之后预测的下一航迹点。
69.具体的，根据卡尔曼算法对目标航迹滤波过程生成的增益，生成目标航迹下一个航迹点的预测点。
70.s204，计算目标航迹的末端点与滤波点的距离获取第一距离；
71.s205，计算第一预测点与滤波点的距离获取第二距离；
72.s206，以末端点和预测点为焦点、第一距离与二分之一第二距离之和为长半轴构建椭球；具体的，令第一距离为l1、第二距离为l2、长半轴为a，则长半轴具体为：
[0073][0074]
s207，若滤波点在椭球范围之内，则将滤波点作为预关联点放入目标航迹对应的预关联点集合中。
[0075]
优选的，若航迹对应的预关联点集合中预关联点数量为零或未能与任一预关联点关联成功，则航迹关联失败。
[0076]
其中，航迹关联失败表示此航迹在当前时刻未能与雷达获取的任一目标扫描点关联成功。
[0077]
优选的，若航迹关联失败次数大于三次，则航迹对应的目标丢失。
[0078]
在一些实施例中，若目标点不在任一航迹的预关联点集合中或预关联点不为距离和的最优解，则将目标点或预关联点作为再关联点与上一周期时刻未能成功关联的未关联点进行再关联；
[0079]
其中，上一周期时刻未成功关联的未关联点存放在未关联点集合中。
[0080]
其中，目标点不在任一航迹的预关联点集合中或预关联点不为距离和的最优解，表明此目标的扫描点未能与任一航迹关联成功，这种情形可能表明出现了新的飞行物。
[0081]
参阅图3，优选的，再关联包括：
[0082]
s301，基于卡尔曼算法获取未关联点集合中各个未关联点其下一个航迹点的第二预测点；
[0083]
s302，基于爬山算法计算再关联点与各个第二预测点之间距离最近的最优解；
[0084]
其中，距离最近是指选择与未关联点的第二预测点距离最近的再关联点与未关联点进行关联。
[0085]
s303，将距离最近的最优解对应的再关联点与第二预测点对应的未关联点进行关联构成新航迹，并加入航迹列表。
[0086]
其中，再关联其目的在于确定新航迹，以对雷达新扫描获取的目标进行跟踪。
[0087]
优选的，若再关联点再关联失败，则将再关联点作为未关联点加入未关联点集合中。
[0088]
优选的，若未关联点经过两次再关联仍未组成新航迹，则将未关联点从未关联点集合中移除。
[0089]
一种多目标航迹实时快速关联装置，包括：
[0090]
数据获取模块1，数据获取模块1用于获取航迹列表和雷达的扫描点集合；
[0091]
预关联模块2，预关联模块2用于将扫描点集合分别与航迹列表中各条航迹进行预关联，得到各条航迹对应的预关联点集合；
[0092]
关联计算模块3，航迹关联模块4用于基于爬山算法计算各个预关联集合中预关联点与其对应的航迹下一个航迹点的第一预测点的距离和的最优解；
[0093]
航迹关联模块4，航迹关联模块4用于将距离和的最优解对应的预关联点加入对应的航迹末端进行关联；
[0094]
其中，预关联包括：
[0095]
基于扫描点集合选取目标点；
[0096]
基于航迹列表选取目标航迹；
[0097]
基于卡尔曼算法获取目标点的滤波点和目标航迹其下一个航迹点的第一预测点；
[0098]
计算目标航迹的末端点与滤波点的距离获取第一距离；
[0099]
计算第一预测点与滤波点的距离获取第二距离；
[0100]
以末端点和预测点为焦点、第一距离与二分之一第二距离之和为长半轴构建椭球；
[0101]
若滤波点在椭球范围之内，则将滤波点作为预关联点放入目标航迹对应的预关联点集合中。
[0102]
在一些实施例中，本技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述多目标航迹实时快速关联方法的步骤。
[0103]
其中，所述计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述计算机设备可以与用户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
[0104]
所述存储器至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或d界面显示存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器可以是所述计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器也可以是所述计算机设备的外部存储设备，例如该计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。当然，所述存储器还可以既包括所述计算机设备的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器常用于存储安装于所述计算机设备的操作系统和各类应用软件，例如多目标航迹实时快速关联方法的程序代码等。此外，所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
[0105]
所述处理器在一些实施例中可以是中央处理器(central processing unit，cpu)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制所述计算机设备的总体操作。本实施例中，所述处理器用于运行所述存储器中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述多目标航迹实时快速关联方法的程序代码。
[0106]
在一些实施例中，本技术还公开了一种计算机可读存储介质，一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述多目标航迹实时快速关联方法的步骤。
[0107]
其中，所述计算机可读存储介质存储有界面显示程序，所述界面显示程序可被至
少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上述的多目标航迹实时快速关联方法的程序代码的步骤。
[0108]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
[0109]
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。