本發(fā)明涉及異類傳感器航跡相似性度量研究方向，是評(píng)價(jià)同一目標(biāo)的多源航跡信息是否來自同一目標(biāo)的定量分析方法，度量結(jié)果可以應(yīng)用于航跡關(guān)聯(lián)、航跡聚類、航跡模式挖掘等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

分布式多傳感器系統(tǒng)得到了越來越多的應(yīng)用。融合系統(tǒng)可以相對(duì)較低的成本獲得較高的可靠性，多種手段協(xié)同工作，可以實(shí)現(xiàn)多源信息的優(yōu)勢互補(bǔ)，豐富各類目標(biāo)信息，有效提高目標(biāo)態(tài)勢掌控能力，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于各傳感器相互之間獨(dú)立工作，且目標(biāo)探測原理往往不盡相同，因而產(chǎn)生的目標(biāo)航跡往往是異步不等速率的。因此，有效解決異類傳感器異步航跡的相似性度量問題，具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)的航跡相似性度量方法主要是用于處理時(shí)間同步且等長度航跡的，這在異類傳感器航跡中往往是無法直接使用的，一般需要經(jīng)過插值或遞推等操作，增加了工作量。在一個(gè)分布式融合系統(tǒng)中，融合中心實(shí)時(shí)接收到各傳感器最新的目標(biāo)觀測結(jié)果，因此，不同傳感器對(duì)同一個(gè)目標(biāo)的觀測結(jié)果的產(chǎn)生時(shí)間，應(yīng)該是比較接近的，即使存在一定的傳輸時(shí)延，與此同時(shí)，產(chǎn)生過觀測結(jié)果的時(shí)間越接近，目標(biāo)的觀測結(jié)果在空間上就越臨近，即使存在一定的觀測誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效度量異類傳感器航跡相似性的方法。首先通過時(shí)間門限和空間門限篩選參考航跡的潛在匹配點(diǎn)，減少候選集合的數(shù)量，降低運(yùn)算量，再選取時(shí)間最接近且空間最臨近的作為待匹配點(diǎn)的匹配點(diǎn)，并定量化其相似度，最終得到完整航跡相對(duì)于參考航跡的相似度。

技術(shù)方案

本發(fā)明所述的時(shí)空約束匹配的異類航跡相似性度量方法，對(duì)來自不同傳感器的兩條航跡T₁＝＜p_1,1,p_1,2,...,p_1,m＞和T₂＝＜p_2,1,p_2,2,...,p_2,n＞，其中，m和n分別代表兩條航跡的長度，p_i,j＝(l_i,j,t_i,j)(i∈{1,2}，i＝1時(shí)，j∈{1,2,...,m}，i＝2時(shí)，j∈{1,2,...,n})表示在時(shí)刻t_i,j目標(biāo)的位置l_i,j，且t_i,j＜t_i,j+1，包括以下步驟：

(1)計(jì)算T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i＝(l_1,i,t_1,i)和T₂上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_2,j＝(l_2,j,t_2,j)的空間相似性為

其中，∈為空間門限，dist(·,·)表示兩點(diǎn)的歐氏距離；

(2)對(duì)于T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i，首先搜索T₂上滿足條件t_1,i-τ＜t_2,j＜t_1,i+τ的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，記為T₂'，其中τ為時(shí)間門限，再對(duì)T₂'中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，搜索abs(t_2,j-t_1,i)最小的數(shù)據(jù)點(diǎn)，記為T₂″，其中abs為絕對(duì)值函數(shù)，那么以T₂為參考航跡，T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i關(guān)于參考航跡T₂的相似性度量為

f_∈,τ(p_1,i,T₂)＝max{f_∈(p_1,i,p_2,j)|p_2,j∈T₂″}；

(3)以T₂為參考航跡，航跡T₁關(guān)于參考航跡T₂的相似性度量為

其中，|T₁|為航跡T₁的長度。

有益效果

本發(fā)明有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)處理異類不同步航跡時(shí)，無需插值或遞推；

(2)兼容一定的時(shí)間延遲、測量誤差，無需平滑濾波等操作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明介紹的異類航跡相似性方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明介紹的異類航跡相似性方法的示意圖。

圖3是本發(fā)明一個(gè)測試用例的目標(biāo)航跡示意圖。

圖4是采用本發(fā)明的方法對(duì)圖2中T1的R1航跡相對(duì)于T1和T2的AIS航跡進(jìn)行相似度計(jì)算后航跡相似度隨航跡長度變化的曲線。

圖5是采用本發(fā)明的方法對(duì)圖2中T1的R2航跡相對(duì)于T1的AIS航跡、T3的R1航跡相對(duì)于T3的AIS航跡、T3的R2航跡相對(duì)于T3的AIS航跡進(jìn)行相似度計(jì)算后航跡相似度隨航跡長度變化的曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明提供的方法作詳細(xì)說明。

設(shè)T₁＝＜p_1,1,p_1,2,...,p_1,m＞和T₂＝＜p_2,1,p_2,2,...,p_2,n＞為來自不同傳感器的兩條航跡，其中，m和n分別代表兩條航跡的長度，p_i,j＝(l_i,j,t_i,j)(i∈{1,2}，i＝1時(shí)，j∈{1,2,...,m}，i＝2時(shí)，j∈{1,2,...,n})表示在時(shí)刻t_i,j目標(biāo)的位置l_i,j，t_i,j＜t_i,j+1，∈為空間門限，τ為時(shí)間門限。

第一步，計(jì)算T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i＝(l_1,i,t_1,i)和T₂上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_2,j＝(l_2,j,t_2,j)的空間相似性為

其中，∈為空間門限，dist(·,·)表示兩點(diǎn)的歐氏距離；

第二步，對(duì)于T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i，首先搜索T₂上滿足條件t_1,i-τ＜t_2,j＜t_1,i+τ的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，記為T₂'，再對(duì)T₂'中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)，搜索abs(t_2,j-t_1,i)最小的數(shù)據(jù)點(diǎn)，記為T₂″，其中abs為絕對(duì)值函數(shù)，那么以T₂為參考航跡，T₁上的數(shù)據(jù)點(diǎn)p_1,i關(guān)于參考航跡T₂的相似性度量為

f_∈,τ(p_1,i,T₂)＝max{f_∈(p_1,i,p_2,j)|p_2,j∈T₂″}

第三步，以T₂為參考航跡，航跡T₁關(guān)于參考航跡T₂的相似性度量為

其中，|T₁|為航跡T₁的長度。

圖2所示，灰色實(shí)線為一個(gè)二維空間上目標(biāo)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，T₁和T₂分別為兩種傳感器對(duì)目標(biāo)的測量結(jié)果，帶下劃線的數(shù)字對(duì)應(yīng)著該數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)刻，圖2(a)是以T₁為參考航跡，計(jì)算T₂相對(duì)于T₁的航跡相似度的示意圖。p_2,1點(diǎn)的t_2,1＝2，T₂上的時(shí)間最臨近的潛在匹配點(diǎn)有p_1,1和p₁,₂，且l_2,1＝(2,4.5)，l_1,1＝(1,3)，l_1,2＝(3,7)，則dist(l_2,1,l_1,1)≈1.8，dist(l_2,1,l_1,2)≈2.7，那么確定p_2,1的匹配點(diǎn)為p_1,1，若∈＝5，τ＝2，則f_5,2(p_2,1,T₁)＝f₅(p_2,1,p_1,1)＝1-1.8/5＝0.64。同理可以計(jì)算f_5,2(p_2,2,T₁)＝1，f_5,2(p_2,3,T₁)＝0.72，f_5,2(p_2,4,T₁)＝0.6，f_5,2(p_2,5,T₁)＝0.72，則T₂相對(duì)于T₁的航跡相似度為S_5,2(T₁,T₂)＝(0.64+1+0.72+0.6+0.72)/5＝0.736。圖2(b)是以T₂為參考航跡，計(jì)算T₁相對(duì)于T₂的航跡相似度的示意圖。

圖3所示，為本發(fā)明一個(gè)測試用例的目標(biāo)航跡示意圖。該測試用例驗(yàn)證數(shù)據(jù)為某站兩型岸對(duì)海雷達(dá)(分別標(biāo)記為雷達(dá)R1和雷達(dá)R2)上報(bào)的目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)以及岸臺(tái)AIS設(shè)備(標(biāo)記為A)上報(bào)的目標(biāo)數(shù)據(jù)，共3種航跡。從數(shù)據(jù)中選取了三個(gè)目標(biāo)的三種傳感器航跡數(shù)據(jù)。圖3中，三個(gè)目標(biāo)的航跡分別記為T₁、T₂和T₃，T_i^A、T_i^R1、T_i^R2分別代表T_i目標(biāo)的AIS航跡、雷達(dá)R1航跡和雷達(dá)R2航跡。從圖中可以直觀地看出，由于T₁和T₂的航跡有交叉且雷達(dá)R1自身跟蹤的問題，導(dǎo)致了T₁^R1的前半段代表了T₁^A的雷達(dá)R1航跡，而后半段卻代表了T₂^A的雷達(dá)R1航跡，在兩目標(biāo)航跡交叉過程中產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤。其他雷達(dá)航跡，T₁^R2始終代表了T₁^A的雷達(dá)R2航跡，T₃^R1始終代表了T₃^A的雷達(dá)R1航跡，T₃^R2始終代表了T₃^A的雷達(dá)R2航跡，關(guān)聯(lián)上沒有問題。

計(jì)算航跡相似度時(shí)，除進(jìn)行完整航跡與參考航跡進(jìn)行航跡相似度計(jì)算外，另外截取目標(biāo)航跡的L長子航跡與參考航跡進(jìn)行比較，分別選取L＝5、L＝10、L＝20進(jìn)行計(jì)算。取距離門限∈＝500m，時(shí)間門限τ＝30s，計(jì)算了T₁^R1相對(duì)T₁^A和T₂^A的航跡相似度，分別比較了兩對(duì)航跡完整航跡與L＝5、L＝10、L＝20的子航跡的航跡相似度，分別如圖4所示，另外三組航跡對(duì)(T₁^R2,T₁^A)、(T₃^R1,T₃^A)和(T₃^R2,T₃^A)的航跡相似度，分別如圖5所示。