基于一致关联数最大化的航迹关联算法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252014Vol35No113115．3122ISSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．eduC13基于一致关联数最大化的航迹关联算法田威1’2一，王钺1，山秀明1，杨健11．清华大学电子工程系，北京1000842．中国人民解放军91715部队，广东广州510450摘要：航迹关联(TTTA)是多传感器数据融合系统的核心模块之一，是系统误差估计和航

2、迹融合的前提和基础。传感器存在的固有系统误差使得目标位置状态估计与真值发生偏离，容易诱发TTTA错误。传统的基于全局最小距离准则的TTTA算法，需要获得较高精度的系统误差估计，来对航迹数据进行误差补偿。针对传感器具有系统误差环境下的TTTA问题，在对TTTA进行间接评估的基础上，定义了一致关联数的概念，提出了一致关联数最大化的TTTA准则，并在稳健交替迭代的框架下完成算法设计。与距离函数不同，一致关联数是一个离散量，放松了对系统误差估计精度的要求。最后，仿真实验验证了所提算法的有效性。关键词：多传感器数

3、据融合；航迹关联；系统误差；全局最小距离；错误关联；一致关联数中图分类号：V243．2；TN957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)11—3115一08在多传感器数据融合系统中，各分立传感器在局部完成单传感器多目标跟踪，并将所获得的目标状态估计(即航迹)上报融合中心，最后由融合中心完成航迹关联(Track—To—TrackAssocia-tion，TTTA)、系统误差估计与补偿以及航迹融合等后续处理。其中，TTTA为不同传感器对同一目标的探测航迹建立的对应关系，是数据融合系统的关键技

4、术之一，也是系统误差估计、航迹融合的前提和基础[1]。在实际应用中，TTTA受到以下因素的干扰：一是虚警和漏报航迹，造成各传感器局部航迹集合元素数目不一致；二是随机噪声和传感器系统误差，造成同一目标的不同传感器局部航迹状态不一致。特别地，传感器系统误差会造成目标位置估计与真实状态发生较大偏离，影响远大于随机噪声。例如，对于距离传感器150km的目标来讲，传感器1。的角度误差会造成2．6km的观测偏差。传统TTTA算法均没有考虑系统误差的影响，主要包括最近邻(NearestNeighbor，NN)算法L2

5、。3J、全局最近邻(GlobalNearestNeighbor，GNN)算法[1]、多传感器联合概率关联(Multi—SensorJointProbabilityDataAssocia—tion，MSJPDA)法[4]、广义多维分配算法[5]以及模糊双门限法[61等。这些方法应用到传感器具有系统误差的环境中时，便出现性能下降的现象[7]。因此，有必要在TTTA之前，完成传感器系统误差的估计与校正。然而，系统误差估计需要预先掌握航迹间的关联对应关系，可见系统误差估计与TTTA存在着紧密的耦合关系，这成为数

6、据融合系统成功应用的瓶颈之一[8]。针对传感器具有系统误差环境下的TTTA问题，近年来许多学者提出了联合估计的思路，来收稿日期：2013．12—11；退修日期：2014—01-23；录用日期：2014—08·08；网络出版时间：2014—08—2009：47网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／10．7527／$1000·6893．20140179．htmI*通讯作者．Tel．：020—61097415E-mail：tianw07@gmailcorn嘲用格武

7、TianW．WangY

8、．ShanXM．eta1．Atrack-to-trackassociationalgorithmbased0／'1maximizingtheconsistentassociationnumber[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(11)：3115-3122．田威．I钺．山秀明．等．基f一致关联教最大他的航迹关联算法iJj航空学报．2014．35(11)：3115-3122．航空学报Nov．252014V01．35No．11应对模块间耦合的影响。

9、LevedahlE”101提出了全局最近模式(GlobalNearestPattern，GNP)数据关联方法，在似然函数中同时考虑了系统误差以及TTTA随机误差的影响。GNP本质上是一个非凸非线性混合整数优化问题，难于求解。围绕此问题，Danford等[1卜121提出了若干基于分支定界框架的快速计算方法。Papageorgiou和Ser一对13]提出了基于多起始交替迭代局部搜索(Mul—tistartLocalSearch，MS)的启发式求