基于二维角度测量数据的目标关联方法研究

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2022.05.010

摘要/Abstract

摘要：

目标信息源被干扰或采用被动交叉测向定位方式探测目标时，单源目标测量数据仅存在二维角度信息，因此，多源测量数据间的关联是必须解决的问题。针对不同基于数据误差的关联方法关联正确率有限的问题，提出基于测角误差和连续时间内距离偏差统计值的目标数据关联方法。根据目标测量数据视线角偏差对数据进行初关联，基于初关联结果通过连续时间内距离方差的计算结果对目标数据进行关联确认。该方法既可提升目标数据关联的正确率又能保证关联过程的计算量不会过大，提升二维信息目标数据的关联效率。

关键词: 数据关联, 二维, 测角信息, 距离方差, 视线角偏差

Abstract:

When the target information source is disturbed or the target is detected by passive cross-directional localization， only two-dimensional angle information exists in the single source target measurement data， so the problem of multi-source measurement data association must be solved. Aiming at the problem that the accuracy of association base on residual data association methods is limited， an association method based on angle deviation and distance variance over a period of time is proposed. The data is preliminarily correlated through the deviation of line of sight angle， and confirmed the association through the distance variance over a period of time based on the initial correlation results. The method can improve the accuracy of target data association and ensure the amount of calculation will not be too large， improve the association efficiency of two-dimensional information target data.

Key words: data association, two-dimensional, angle measurement, data distance variance, deviation of line of sight angle

中图分类号:

TN974

金斌, 王书满, 翟云贺, 李林峰. 基于二维角度测量数据的目标关联方法研究[J]. 现代防御技术, 2022, 50(5): 68-76.

Bin JIN, Shu-man WANG, Yun-he ZHAI, lin-feng LI. Study on Association Method Based on Two-Dimensional Angle Measurement Data[J]. Modern Defense Technology, 2022, 50(5): 68-76.

图/表 10

图1 信息源坐标系示意图

Fig. 1 Coordinata system of information source

图2 视线交叉示意图

Fig. 2 Line of sight crossing

表1 信息源站址数据和角度测量精度

Table 1 Location and measurement accuracy of information source

方位角

误差最大

值/（°）

俯仰角

误差最大值/（°）

S 1

40.400 0

120.700 0

0.2

S 2

表1 信息源站址数据和角度测量精度

Table 1 Location and measurement accuracy of information source

信息源

经度/（°）

纬度/（°）

高度/m

方位角

误差最大

值/（°）

俯仰角

误差最大值/（°）

S 1

40.400 0

120.700 0

0.2

S 2

40.399 8

120.935 6

31.312 9

0.2

图3 目标理论航迹

Fig. 3 Theoretical track of target

图4 目标北向距离间隔为200 m仿真结果

Fig. 4 Simulation result of 200 m interval distance

图5 目标北向距离间隔为1 000 m仿真结果

Fig.5 Simulation result of 1 000 m interval distance

表2 不同目标距离间隔条件下关联正确率

Table 2 Association accuracy of different interval distances

2个目标距离

间隔/m

目标1关联

正确率/%

目标2关联

正确率/%

表3 不同目标距离间隔条件下基于测角偏差和连续时间内残差统计值关联方法的关联正确率

Table 3 Association accuracy base on deviation of line of sight angle and distance variance over a period of time of different interval distances

2个目标距离

间隔/m

目标1关联

正确率/%

目标1关联

错误率/%

目标1

未关联率/%

目标2关联

正确率/%

目标2关联

错误率/%

目标2

未关联率/%

表4 不同统计样本数量条件下的关联正确率

Table 4 Association accuracy base on distance variance over a period of time of different sample numbers

连续统计帧数

目标1关联

正确率/%

目标1关联

错误率/%

目标1

未关联率/%

目标2关联

正确率/%

目标2关联

错误率/%

目标2

未关联率/%

表5 扩大视线夹角门限值后关联正确率

Table 5 Association accuracy with larger line of sight angle threshold of different interval distances

2个目标距离

间隔/m

目标1关联

正确率/%

目标1关联

错误率/%

目标1

未关联率/%

目标2关联

正确率/%

目标2关联

错误率/%

目标2

未关联率/%

参考文献 15

1	唐胜景，史松伟，张尧，等. 智能化分布式协同作战体系发展综述［J］. 空天防御，2019（1）：6-13.
	TANG Sheng-jing， SHI Song-wei， ZHANG Yao， et al. Review on the Development of Intelligence-based Distributed Cooperative Operational System ［J］. Air & Space Defense， 2019（1）：6-13.
2	田雪怡. 多传感器数据关联与航迹融合技术研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2012.
	TIAN Xue-yi. Research on Multi-Sensor Data Association and Track Fusion Technology ［D］. Harbin： Harbin Engineering University， 2012.
3	ROECKER J A， PHILLIS G L. Suboptimal Joint Probabilistic Data Association ［J］. Aerospace and Electronic Systems，1993，29（2）： 510-517.
4	DEB S， YEDDANAPUDI M， Bar-Shalom Y. A Generalized S-D Assignment Algorithm for Multisensor-mul-titarget State Estimation ［J］. Aerospace and Electronic Systems， 1997， 33（2）： 523-538.
5	李晓峰，王强. 改进的“最近邻”航迹相关算法研究［J］. 电子科技， 2008， 21（7）： 44-46．
	LI Xiao-feng， WANG Qiang. Research into Improved Nearest Neighbor Track Correlation Algorithm ［J］. Electronic Science and Technology， 2008， 21（7）： 44-46．
6	刘海军，张学义，顾尔顺. 测向交叉定位系统多目标数据关联研究［J］. 现代防御技术， 2007， 35（2）： 89-91.
	LIU Hai-jun， ZHANG Xue-yi， GU Er-shun. Study on Measurement Data Association of Passive Location Systems Based on Direction of Arrival ［J］. Modern Defence Tecnology， 2007， 35（2）： 89-91.
7	修建娟，何友，王国宏. 被动定位系统中的方位数据关联［J］.系统工程与电子技术，2003，25（3）：280-283.
	XIU Jian-juan， HE You， WANG Guo-hong. Measurements Association of Passive Location Systems ［J］. Systems Engineering and Electronics， 2003， 25 （3）： 280-283.
8	夏智权，杨熔，景永奇. 基于关联度的多目标同一性识别［J］. 现代防御技术， 2015， 43（2）： 89-91.
	XIA Zhi-quan， YANG Rong， JING Yong-qi. Multi-Sensor and Multi-Target Identity Recognition Based on Correlation Degree ［J］. Modern Defence Tecnology， 2015， 43（2）： 89-91.
9	魏兵卓，刘鑫，曹政，等. 一种基于统计的二维航迹关联方法［J］. 空天防御， 2020， 3（1）：6-13.
	WEI Bing-zhuo， LIU Xin， CAO Zheng， et al. A Two-dimensional Track Correlation Method Based on Statistics ［J］. Air & Space Defense， 2020， 3（1）：6-13.
10	齐林，刘瑜，任华龙，等. 空基多雷达航迹抗差关联算法［J］ . 航空学报， 2018， 39（3）： 221-229.
	QI Lin， LIU Yu， REN Hua-long， et al. Air-Platform Multiradar Anti-Bias Tracks Association Algorithm［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2018， 39 （3）： 221-229.
11	熊朝华，刁联旺，张桂林. 2D 雷达组网空中目标高度估计方法综述［J］. 指挥信息系统与技术， 2020， 11（2）： 9-14.
	XIONG Zhao-hua， DIAO Lian-wang， ZHANG Gui-lin. Review of Aerial Target Altitude Estimation Methods in 2D-Radar-Network ［J］. Command Information System and Technology， 2020， 11（2）： 9-14.
12	罗志勇，何佳洲. 2D 组网雷达目标真实高度的最小二乘估计［J］. 指挥控制与仿真，2007，29（3）：41-44.
	LUO Zhi-yong， HE Jia-zhou. Least-Square Estimation of True Height for 2D Radar Networking ［J］. Command Conctrol & Simulation， 2007， 29（3）： 41-44.
13	杨军佳，时银水，王世军，等. 基于支持度函数的 2D雷达目标高度估计方法［J］. 舰船电子工程， 2019， 39（11）： 84-88.
	YANG Jun-jia， SHI Yin-shui， WANG Shi-jun， et al. Height Estimation Method of 2D Radar Target Based on Support Function ［J］. Ship Electronic Engineering， 2019， 39（11）： 84-88.
14	石教华，张靖. 数理统计方法在航迹关联中的应用［J］.中国电子科学研究院学报，2013，8（3）：255-258.
	SHI Jiao-hua， ZHANG Jing. Application of Mathematical Statistics Method for Track Correlation ［J］. Journal of CAEIT，2013，8（3）：255-258.
15	熊伟，潘旭东，彭应宁，等. 分布式2D雷达网的高度估计技术［J］. 信息与控制，2010，39（4）： 408-412.
	XIONG Wei， PAN Xu-dong， PENG Ying-ning， et al. The Technology of Height Estimation in Distributed 2D Radar Network ［J］. Information and Control， 2010， 39（4）： 408-412.