一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法，判断超过预设时间未接收到轨迹点信息的被跟踪的原始飞行对象轨迹点丢失；并推测轨迹点丢失后的原始飞行对象的轨迹点，将接收到新飞行对象的轨迹点信息与推测轨迹点进行对比，如果原始飞行对象的推测轨迹点与新飞行对象的轨迹点之间的关联指标在关联门限范围内，则将新飞行对象关联至轨迹点丢失的原始飞行对象，作为被跟踪的原始飞行对象进行跟踪，根据接收的新飞行对象的轨迹点信息实时更新飞行轨迹。对间断的轨迹信息进行轨迹点自动预测，并基于预测信息与新情报点通过相关门限进行自动相关判断，实现轨迹预测、轨迹关联有机结合，保证了轨迹点丢失情况下对目标的持续稳定跟踪。续稳定跟踪。续稳定跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法


[0001]本专利技术涉及轨迹跟踪，具体是涉及一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法。

技术介绍

[0002]现代地理空间中飞行环境复杂，尤其在抢险救灾、机械故障等恶劣环境下，雷达、通信等保障手段有限，飞行对象轨迹点易丢失，对飞行对象的跟踪往往失效。同时，在无人机广泛应用的今天，对无人机飞行的跟踪管理日益重要，受探测手段、人为规避等因素影响，时常出现跟踪过程中飞行对象轨迹点丢失的情况。在此情况下，如何实现飞行对象的轨迹关联、保持对飞行对象的持续跟踪成为难题。
[0003]传统的飞行轨迹关联跟踪方法一般针对传感器获取的目标轨迹信息，通过轨迹预测、轨迹关联等手段，实现干扰条件下对飞行轨迹的持续跟踪。在轨迹预测方面，通常采用滤波算法估计、基于运动模型估计、基于机器学习方法估计等方法。滤波算法估计、基于运动模型估计等方法需要建立飞行器运动学或动力学模型，计算复杂度高，无法满足实时性要求。基于机器学习方法估计尚处于起步阶段，其预测时间与精度有待验证；在轨迹关联方面，包括基于运动信息的轨迹关联、基于特征信息的轨迹关联等方法。该类方法或对目标的运动过程进行建模，或对多特征信息的关联概率进行建模，关联过程复杂，且时效性不高。
[0004]以上方法计算复杂，且没有将轨迹预测与轨迹关联有机结合，需要操作员参与人工判断，进行手动关联，增加操作复杂性，影响跟踪时效性，且人工判断存在误差。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种自动进行轨迹预测后关联新轨迹的基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法。
[0006]本专利技术还提供一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪系统。
[0007]技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法，包括以下步骤：（1）接收被跟踪的原始飞行对象的轨迹点信息，若超过预设时间未接收到被跟踪的原始飞行对象的轨迹点信息，则判断原始飞行对象轨迹点丢失；（2）推测轨迹点丢失后的原始飞行对象的推测轨迹点，并实时搜索原始飞行对象；（3）接收到新飞行对象的轨迹点信息，通过此时接收的新飞行对象的轨迹点信息，计算所述推测轨迹点与新飞行对象的轨迹点之间的关联指标I
c
：其中，为新飞行对象的轨迹点与原始飞行对象的推测轨迹点之间的空间距离，ΔT为当前时刻与原始飞行对象轨迹点丢失时刻的差值，k'为当前时刻原始飞行对象的推测航向，v'为当前时刻原始飞行对象的推测速度，k
N
为当前时刻新
飞行对象的航向，v
N
为当前时刻新飞行对象的速度，v
m
为原始飞行对象最大飞行速度，ω
m
为原始飞行对象最大转向速度，a
m
为原始飞行对象最大加速度，w1为轨迹点位置误差权重、w2为航向误差权重、w3为速度误差权重，有w
1 > 0、w
2 > 0、w3> 0且w
1 +w
2 +w
3 =1；（4）设定关联门限I
cm
，若I
c
≤I
cm
，则将新飞行对象关联至轨迹点丢失的原始飞行对象，作为被跟踪的原始飞行对象进行跟踪，将接收的新飞行对象的飞行轨迹作为原始飞行对象的飞行轨迹。
[0008]进一步的，所述步骤（1）中接收的轨迹点信息包括飞行对象的编号、坐标、航向和速度。所述预设时间采用持续时间t或者n个轨迹点信息更新周期。
[0009]进一步的，所述步骤（2）中，若已知被跟踪的原始飞行对象的预设飞行方案，则在原始飞行对象轨迹点丢失后，假定原始飞行对象仍以原飞行方案飞行，得到轨迹点丢失后原始飞行对象的推测轨迹点；若未知被跟踪原始飞行对象的飞行方案，则根据原始飞行对象轨迹点丢失时的飞行轨迹参数推测飞行对象匀速直线运动，得到轨迹点丢失后原始飞行对象的推测轨迹点。
[0010]进一步的，所述步骤（2）中对于已知预设飞行方案的原始飞行对象，跟踪轨迹点丢失后的推测计算包括匀速或匀变速直线外推、匀速转弯外推、跨越直线段与转弯段交接点外推。
[0011]进一步的，所述步骤（4）中，关联门限I
cm
设置为0.8~0.9。
[0012]本专利技术还采用一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪系统，包括：轨迹丢失判断模块，用于根据接收的被跟踪原始飞行对象的轨迹点信息，判断超过预设时间未接收到轨迹点信息的原始飞行对象轨迹点丢失；轨迹推测模块，用于推测轨迹点丢失后的原始飞行对象的轨迹点；关联指标计算模块，用于计算原始飞行对象的推测轨迹点与新飞行对象的轨迹点之间的关联指标；关联模块，用于将关联指标小于关联门限的新飞行对象关联至原始飞行对象，作为原始飞行对象进行跟踪。
[0013]有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是：（1）对间断的轨迹信息进行自动预测，并基于预测信息与新情报点通过相关门限进行自动相关判断，实现轨迹预测、轨迹关联有机结合，保证了轨迹点丢失情况下对目标的持续稳定跟踪。
[0014]（2）轨迹预测及关联过程中不需要建立复杂的运动学或动力学模型，不需要进行复杂的关联计算，轨迹关联跟踪时效性高。
附图说明
[0015]图1是本专利技术飞行轨迹关联跟踪方法的流程图。
[0016]图2是本专利技术匀速或匀变速直线外推计算示意图。
[0017]图3是本专利技术匀速转弯外推计算示意图。
[0018]图4是本专利技术跨越直线段与转弯段交接点外推计算示意图。
[0019]图5是本专利技术中已知飞行方案轨迹关联示意图。
[0020]图6是本专利技术中未知飞行方案轨迹关联示意图。
具体实施方式
[0021]如图1所示，本实施例中一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法，包括以下步骤：步骤1）用户设定被跟踪的原始飞行对象，持续接收原始飞行对象的轨迹点信息，根据接收的轨迹点信息生成原始飞行对象的飞行轨迹。轨迹点信息包括飞行对象编号FID、东北天坐标（x,y,h）、航向k、速度v等参数。
[0022]步骤2）系统一定时间内未接收到被跟踪的原始飞行对象轨迹点信息，判断原始飞行对象轨迹点丢失。判断飞行对象轨迹点丢失的一定时间采用持续时间t或更新周期n判断，更新周期以系统接收被跟踪飞行对象轨迹点的更新周期为参考，通常将未接收到轨迹点信息的时间设定为持续10秒或3个轨迹点更新周期，该时间可根据实际情况人工设置。
[0023]步骤3）当判断原始飞行对象轨迹点丢失后，系统启动轨迹点推测算法，推测轨迹点丢失后原始飞行对象的轨迹点，同时搜索原始飞行对象，若已知原始飞行对象既定的预设飞行方案，则在原始飞行对象轨迹点丢失后，假定原始飞行对象仍以原飞行方案飞行，按照飞行方案进行原始飞行对象的轨迹点推测计算，得到轨迹点丢失后原始飞行对象的推测轨迹点；若未知原始飞行对象的飞行方案，则推测原始飞行对象匀速直线运动，按照消失时的轨迹参数进行推测计算，得到推测轨迹点。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于推测计算的飞行轨迹关联跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）接收被跟踪的原始飞行对象的轨迹点信息，若超过预设时间未接收到被跟踪的原始飞行对象的轨迹点信息，则判断原始飞行对象轨迹点丢失；（2）推测轨迹点丢失后的原始飞行对象的推测轨迹点，并实时搜索原始飞行对象；（3）接收到新飞行对象的轨迹点信息，通过此时接收的新飞行对象的轨迹点信息，计算所述推测轨迹点与新飞行对象的轨迹点之间的关联指标I
c
：其中，为新飞行对象的轨迹点与原始飞行对象的推测轨迹点之间的空间距离，ΔT为当前时刻与原始飞行对象轨迹点丢失时刻的差值，k'为当前时刻原始飞行对象的推测航向，v'为当前时刻原始飞行对象的推测速度，k
N
为当前时刻新飞行对象的航向，v
N
为当前时刻新飞行对象的速度，v
m
为原始飞行对象最大飞行速度，ω
m
为原始飞行对象最大转向速度，a
m
为原始飞行对象最大加速度，w1为轨迹点位置误差权重、w2为航向误差权重、w3为速度误差权重，有w
1 > 0、w
2 > 0、w3> 0且w
1 +w
2 +w
3 =1；（4）设定关联门限I
cm
，若I
c
≤I
cm
，则将新飞行对象关联至轨迹点丢失的原始飞行对象，作为被跟踪的原始飞行对象进行跟踪，将接收的新飞行对象的飞行轨迹作为原始飞行对象的飞行轨迹。2.根据权利要求1所述的飞行轨迹关联跟踪方法，其特征在于，所述步骤（1）中接收的轨迹点信息包括飞行对象的编号、坐标、航向和速度。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠邦，钱海力，秦望龙，沈洁，徐川川，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：